Pokusy - databáze - Studiumchemie.cz

Transkript

OBSAH
1 KLASIFIKACE LÁTEK................................................................................................................5
1.1 Dělení látek.................................................................................................................................5
1.1.1 Chromatografie....................................................................................................................5
1.1.1.1 Složení potravinářských barviv....................................................................................5
1.1.1.2 Složení barviv ve fixech...............................................................................................7
1.1.2 Adsorpce..............................................................................................................................9
1.1.2.1 Aktivní uhlí a červené víno..........................................................................................9
1.1.3 Filtrace...............................................................................................................................10
1.1.3.1 Filtrace (pouze video).................................................................................................10
2 CHEMICKÝ DĚJ..........................................................................................................................11
2.1 Typ – podle typu přenášených částic........................................................................................11
2.1.1 Acidobazické reakce..........................................................................................................11
2.1.1.1 Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace................................................................11
2.1.1.2 Dýmovnice.................................................................................................................12
2.1.2 Komplexotvorné reakce.....................................................................................................13
2.1.2.1 Komplexní sloučeniny Cu..........................................................................................13
2.1.2.2 Důkaz Fe2+ a Fe3+....................................................................................................14
2.1.3 Redoxní reakce..................................................................................................................15
2.1.3.1 Různé barvy Mn.........................................................................................................15
2.1.3.2 Reakce Na s vodou.....................................................................................................15
2.1.3.3 Vytěsňování mědi železem.........................................................................................15
2.1.3.4 Reakce Fe3+ s I-.........................................................................................................15
2.2 Typ – podle vnější změny.........................................................................................................16
2.2.1 Syntéza (Slučování)...........................................................................................................16
2.2.1.1 Dýmovnice (NH3 + HCl)...........................................................................................16
2.2.2 Analýza (Rozklad).............................................................................................................16
2.2.2.1 Sopka..........................................................................................................................16
2.2.3 Substituce (Vytěsňování)...................................................................................................16
2.2.3.1 Vytěsňování mědi železem.........................................................................................16
2.2.4 Konverze (Podvojná záměna)............................................................................................17
2.2.4.1 Reakce NaCl s AgNO3...............................................................................................17
2.3 Typ – podle tepelného zabarvení..............................................................................................18
2.3.1 Exotermické reakce...........................................................................................................18
2.3.1.1 Sopka..........................................................................................................................18
2.3.1.2 Alternativní pokusy – exotermické reakce.................................................................18
2.3.2 Endotermické reakce.........................................................................................................18
2.3.2.1 Reakce NH4SCN s Ba(OH)2.....................................................................................18
3 CHEMICKÁ VAZBA, VZNIK A TYPY VAZEB......................................................................20
3.1 Důkaz polární a nepolární vazby..............................................................................................20
4 TERMOCHEMIE, KINETIKA A ROVNOVÁHA...................................................................22
4.1 Termochemie............................................................................................................................22
4.1.1 Exotermické reakce...........................................................................................................22
4.1.1.1 Sopka..........................................................................................................................22
4.1.1.2 Alternativní pokusy – exotermické reakce.................................................................22
4.1.2 Endotermické reakce.........................................................................................................22
4.1.2.1 Reakce NH4SCN s Ba(OH)2.....................................................................................22
4.2 Vliv různých faktorů na rychlost chemické reakce..................................................................23
4.2.1 Katalyzátor........................................................................................................................23
4.2.1.1 Katalytický rozklad peroxidu vodíku.........................................................................23
4.2.2 Teplota...............................................................................................................................24
4.2.2.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv teploty...............................................24
4.2.2.2 Reakce manganistanu draselného s kyselinou šťavelovou – vliv teploty (pouze
video)......................................................................................................................................25
4.2.3 Povrch................................................................................................................................26
4.2.3.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv povrchu.............................................26
4.2.3.2 Reakce CaCO3 s HCl – vliv povrchu (pouze video)..................................................26
4.2.4 Reaktant.............................................................................................................................28
4.2.4.1 Rozdíl reaktivity Mg a Zn s HCl (zkumavkový pokus).............................................28
4.2.5 Koncentrace.......................................................................................................................30
4.2.5.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv koncentrace.......................................30
4.3 Rovnováha................................................................................................................................32
4.3.1 Modrá baňka (Blue Effect)...............................................................................................32
4.3.2 Duhová baňka....................................................................................................................34
4.3.3 Rovnováha chroman – dichroman....................................................................................36
5 VODÍK, KYSLÍK A JEJICH SLOUČENINY...........................................................................37
5.1 Reakce H2O2 s jodidem draselným (Hrnečku vař, Sloní pasta)..............................................37
5.2 Důkaz vodíku............................................................................................................................39
5.3 Důkaz kyslíku...........................................................................................................................40
5.4 Katalasa v bramboře.................................................................................................................42
5.5 Alternativní pokusy – vodík, kyslík a jejich sloučeniny..........................................................42
6 HALOGENY..................................................................................................................................43
6.1 Chlorovodíková fontána...........................................................................................................43
6.2 Sublimace jódu.........................................................................................................................45
6.3 Reakce Fe3+ s I-.......................................................................................................................46
6.4 Reakce NaCl s AgNO3.............................................................................................................46
6.5 Dýmovnice (NH3 + HCl).........................................................................................................46
6.6 Jodoformová reakce..................................................................................................................46
6.7 Důkaz škrobu............................................................................................................................46
6.8 Amylasa ve slinách...................................................................................................................46
6.9 Reakce alkenů a alkanů s Br2...................................................................................................46
6.10 Alternativní pokusy - halogeny..............................................................................................46
7 CHALKOGENY............................................................................................................................47
7.1 Vlastnosti kyseliny sírové (dehydratace – modrá skalice, cukr, filtrační papír)......................47
7.2 Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace..............................................................................48
7.3 Alternativní pokusy - chalkogeny............................................................................................48
8 PENTELY......................................................................................................................................49
8.1 Amoniaková fontána................................................................................................................49
8.2 Dýmovnice (NH3 + HCl).........................................................................................................51
8.3 Důkaz aromatických aminokyselin (xanthoproteinová reakce)...............................................52
8.4 Alternativní pokusy - pentely...................................................................................................52
9 TETRELY......................................................................................................................................53
9.1 Důkaz uhličitanů.......................................................................................................................53
9.2 Chemikova zahrádka................................................................................................................54
9.3 Močovina..................................................................................................................................55
9.4 Aktivní uhlí a červené víno......................................................................................................55
10 TRIELY........................................................................................................................................56
10.1 Vlastnosti kyseliny borité.......................................................................................................56
10.2 Alternativní pokusy - triely....................................................................................................57
11 KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN A ALKALICKÉ KOVY...................................................58
11.1 Reakce Na s vodou.................................................................................................................58
11.2 Barvení plamene.....................................................................................................................60
11.3 Chemické jojo.........................................................................................................................62
11.4 Důkaz acetylenu.....................................................................................................................62
11.5 Reakce kyseliny šťavelové.....................................................................................................62
11.6 Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace............................................................................62
11.7 Vlastnosti mýdla.....................................................................................................................62
11.8 Alternativní pokusy – kovy alkalických zemin a alkalické kovy...........................................62
12 PŘECHODNÉ PRVKY..............................................................................................................63
12.1 Sopka......................................................................................................................................63
12.2 Důkaz Fe2+ a Fe3+................................................................................................................65
12.3 Různé barvy Mn.....................................................................................................................68
12.4 Komplexní sloučeniny Cu......................................................................................................70
12.5 Reakce Fe3+ s I-.....................................................................................................................70
12.6 Vytěsňování mědi železem.....................................................................................................70
12.7 Reakce NaCl s AgNO3...........................................................................................................70
12.8 Chemikova zahrádka..............................................................................................................70
12.9 Reakce alkanů a alkenů s KMnO4.........................................................................................70
12.10 Oxidace alkoholů dichromanem...........................................................................................70
12.11 Oxidace alkoholů manganistanem........................................................................................70
12.12 Oxidace toluenu KMnO4.....................................................................................................70
12.13 Reakce s Fehlingovým a Tollensovým činidlem..................................................................70
12.14 Močovina..............................................................................................................................70
12.15 Rovnováha chroman – dichroman........................................................................................70
12.16 Důkaz redukujících cukrů.....................................................................................................70
12.17 Důkaz peptidové vazby (Biuretová reakce)..........................................................................70
12.18 Redukční účinky vitamínu C (kyseliny askorbové).............................................................70
12.19 Důkaz vitamínu C.................................................................................................................70
12.20 Alternativní pokusy – přechodné prvky...............................................................................70
13 ALKANY A CYKLOALKANY.................................................................................................71
13.1 Chemické jojo.........................................................................................................................71
13.3 Reakce alkenů a alkanů s Br2.................................................................................................73
13.4 Alternativní pokusy – alkany a cykloalkany..........................................................................73
14 ALKENY A ALKADIENY.........................................................................................................74
14.2 Reakce alkenů a alkanů s Br2.................................................................................................76
14.3 Alternativní pokusy – alkeny a alkadieny..............................................................................78
15 ALKYNY......................................................................................................................................79
15.1 Důkaz acetylenu.....................................................................................................................79
16 ARENY.........................................................................................................................................81
16.1 Oxidace toluenu KMnO4.......................................................................................................81
16.2 Sublimace naftalenu...............................................................................................................82
17 HALOGENDERIVÁTY.............................................................................................................83
17.1 Beilsteinova zkouška..............................................................................................................83
17.2 Jodoformová reakce................................................................................................................84
18 DUSÍKATÉ DERIVÁTY............................................................................................................85
18.1 Nitrocelulosa...........................................................................................................................85
18.2 Alternativní pokusy – dusíkaté deriváty.................................................................................87
19 KYSLÍKATÉ DERIVÁTY.........................................................................................................88
19.1 Oxidace alkoholů dichromanem.............................................................................................88
19.2 Oxidace alkoholů manganistanem..........................................................................................90
19.3 Reakce s Fehlingovým a Tollensovým činidlem....................................................................92
19.4 Jodoformová reakce................................................................................................................95
19.6 Esterifikace.............................................................................................................................97
19.7 Alternativní pokusy – kyslíkaté deriváty................................................................................97
20 KARBOXYLOVÉ KYSELINY A JEJICH DERIVÁTY........................................................98
20.1 Esterifikace.............................................................................................................................98
20.3 Močovina..............................................................................................................................100
20.4 Reakce kyseliny šťavelové...................................................................................................102
20.5 Alternativní pokusy – karboxylové kyseliny a jejich deriváty.............................................103
21 MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY.......................................................................................104
21.1 Beilsteinova zkouška ...........................................................................................................104
21.2 Alternativní pokusy – makromolekulární látky....................................................................104
22 SACHARIDY.............................................................................................................................105
22.1 Důkaz redukujících cukrů.....................................................................................................105
22.2 Důkaz škrobu........................................................................................................................108
22.3 Modrá baňka (Blue Effect)...................................................................................................110
22.4 Duhová baňka.......................................................................................................................110
22.6 Amylasa ve slinách...............................................................................................................110
23 LIPIDY.......................................................................................................................................111
23.1 Vlastnosti mýdla...................................................................................................................111
24 PROTEINY...............................................................................................................................112
24.1 Důkaz peptidové vazby (Biuretová reakce)..........................................................................112
24.2 Důkaz aromatických aminokyselin (xanthoproteinová reakce)...........................................113
24.3 Močovina..............................................................................................................................115
24.4 Alternativní pokusy - proteiny..............................................................................................115
25 ENZYMY, HORMONY, VITAMINY....................................................................................116
25.1 Amylasa ve slinách...............................................................................................................116
25.3 Důkaz vitamínu C.................................................................................................................120
25.4 Katalasa v bramboře.............................................................................................................122
1
KLASIFIKACE LÁTEK
1.1
Dělení látek
1.1.1
Chromatografie
1.1.1.1 Složení potravinářských barviv
Pomůcky: filtrační (chromatografický) papír, tužka, pravítko, Pasteurovy pipety, malé
kádinky, velká kádinka (600 ml) s hodinovým sklíčkem (chromatografická nádoba)
Chemikálie: vzorky potravinářských barviv (např. žlutá, červená, fialová, modrá, zelená),
roztok NaCl (5%)
Postup: Na filtračním (chromatografickém) papíře – velkém tak, aby se vešel do kádinky –
označte asi 2 cm od dolního okraje startovací čáru, kam budete nanášet vzorky. Poté pomocí
Pasteurovy pipety naneste na čáru vzorky jednotlivých potravinářských barviv – dbejte, aby
skvrny byly asi 1,5 cm od sebe, je také lepší nanést několik vrstev jedné skvrny. Nechte
chvíli zaschnout. Do kádinky nalijte vrstvu – asi 0,5 cm – roztoku NaCl a ihned přikryjte
hodinovým sklíčkem. Uschlý filtrační papír vložte do nádoby tak, aby skvrny nebyly
ponořeny do roztoku NaCl – filtrační papír by měl stát nebo být opřen o stěnu kádinky – a
nechte roztok vzlínat až do vzdálenosti 1 cm pod okraj filtračního papíru. Poté vyjměte
filtrační papír z nádoby a označte si tužkou čelo mobilní fáze. Následně vyhodnoťte vzniklý
chromatogram.
V případě zájmu lze vypočítat tzv. retenční faktor Rf – změřte vzdálenost startovní
linie a čela kolony – a, vzdálenost startovní linie a středu jednotlivých skvrn – b. Z poměru
a a b můžete vypočítat retenční faktor jednotlivých skvrn: Rf = b / a.
Princip: Chromatografie je metoda, která nám umožňuje rozdělit látky na základě jejich
rozdílné afinity ke stacionární fázi (filtrační papír) a mobilní fázi (roztok NaCl). Vzlínáním
roztoku NaCl se jednotlivé skvrny potravinářských barviv rozdělí na složky – složka
s největší afinitou k mobilní fázi (roztok NaCl) je unášena nejrychleji a její skvrna putuje
s čelem kolony. Naopak látka s nejmenší afinitou k mobilní fázi zůstává u startovní linie či
se pohybuje s mobilní fází minimálně.
V případě zeleného potravinářského barviva dojde k rozdělení na dvě složky –
modrou (putuje s čelem mobilní fáze) a žlutou, která je pozdržována. Fialové potravinářské
barvivo se rozdělilo na dvě složky – modrou a červenou.
Využití: dělení látek – chromatografie (rozdělení barviv v potravinářských barvivech)
Typ pokusu: demonstrační i laboratorní
Bezpečnost: v tomto případě nejsou žádná významná bezpečnostní upozornění
Časová náročnost: příprava – 10 minut, vlastní provedení – 10 minut
Tipy, triky:
o nanesené skvrny by měly mít průměr 2 – 3 mm
o schnutí skvrn je možné urychlit fénem
o jako chromatografickou nádobu lze použít kádinku s hodinovým sklem jako víčkem
– nejjednodušší provedení
o vrstva roztoku NaCl nesmí být vyšší jak čára, na kterou jste nanášeli vzorky
potravinářských barviv
o výhodné je použít zelené barvivo – rozdělení na 2 složky (modrá a žlutá)
Video-odkazy:
http://www.chem-toddler.com/separation-techniques/chromatography.html
(Chromatography
-
TLC - Chromatografie na tenké vrstvě – hezky pracované, pokus pouze na videu, trvá do času videa
2:10, poté pokračuje Kolonová chromatografie)
http://www.youtube.com/watch?v=nRg5UNwjQEc (Chromatografie – hezky vidět unášení
rozpouštědlem, není ale patrné o jaký vzorek se jedná, bez zvuku)
http://www.youtube.com/watch?v=jX_REpsR2SM (Chromatografie – vzorkem 4 různě barevné
fixy, názorné)
http://www.youtube.com/watch?v=FLh-pHDVoJc (Chromatografie an Kreide – Chromatografie
na křídě, velmi hezké, zrychlené, se zvukovým doprovodem)
http://www.youtube.com/watch?v=77lHiEIDa7c&feature=related
(Papierchromatografie
–
v kruhovém uspořádání se vzorkem modré fixy)
http://www.youtube.com/watch?v=IRZ4lHEe1DI&feature=related
zrychleno, názorné)
(Chromatografie
–
4krát
1.1.1.2 Složení barviv ve fixech
Pomůcky: filtrační papír – kruhový a proužek na knot, tužka, kružítko, barevné fixy, Petriho
miska s větším víkem – křída
Chemikálie: vodný roztok ethanolu – voda
Postup: Na kruhový filtrační papír o velikosti Petriho misky (průměr 10 až 15 cm) si ve
vzdálenosti asi 2 cm od středu kruhu nakreslete kružnici a na čtvrtkružnice naneste různé
druhy barevných fixů. Poté filtrační papír položte na Petriho misku. Uprostřed filtračního
papíru udělejte otvor pro knot, který lze složit z proužku dalšího filtračního papíru. Knot
protáhněte otvorem ve středu kruhu – knot musí být ponořen do roztoku v Petriho misce a
horní konec by neměl přesahovat kruhový filtrační papír. Do misky poté nalijte vodný
roztok ethanolu a Petriho misku přikryjte víkem. Rozpouštědlo nechte vzlínat až do
vzdálenosti 1 cm pod okraj kruhu. Poté filtrační papír vyjměte a nechte uschnout.
Vyhodnoťte chromatogram – tedy z jakých barev jsou jednotlivé fixy složeny.
Nejlépe se rozdělí jednotlivé složky černé a růžové fixy.
Alternativa: Rozdělení barviv fixů lze provést na bílé školní křídě – asi 1 cm od
spodního okraje naneste na každou stranu hranolu čáru fixou (hnědá, zelená, oranžová,
černá). Do kádinky nalijte vrstvu asi 0,5 cm vody nebo 50% roztoku ethanolu, vložte křídu a
přikryjte hodinovým sklíčkem. Nechte rozpouštědlo vzlínat až do vzdálenosti 1 cm pod
okraj křídy. Poté křídu vyjměte a vyhodnoťte rozdělení barviv.
V tomto případě je nejvýhodnější použít hnědou, černou a oranžovou fixu, které se
nejlépe rozdělí na jednotlivé složky.
Princip: Chromatografií lze rozdělit různé látky na základě jejich afinity k mobilní fázi
(rozpouštědlo – vodný roztok ethanolu) a stacionární fází (filtrační papír, respektive křída).
V tomto případě lze od sebe oddělit jednotlivé barvy fixů – složky, které mají největší
afinitu k mobilní fází, putují s čelem mobilní fáze, naopak složky s nejmenší afinitou
k rozpouštědlu zůstávají na startovní linii či se pohybují s mobilní fází minimálně.
Využití: dělení látek – chromatografie (rozdělení barviv fixů)
Bezpečnost: pozor, aby žáci nechtěli pít roztok ethanolu
Časová náročnost: příprava – 10 minut, vlastní provedení – 10 minut, alternativa: příprava
– 5 minut, vlastní provedení – 10 minut
Tipy, triky:
o chromatografie na bílé školní křídě je nejjednodušším provedením tohoto
experimentu a trvá krátkou dobu, pro obyčejné fixy stačí použít pouze voda – běží
rychleji než s vodným roztokem ethanolu, pro lihové fixy použijte jako mobilní fází
vodný roztok ethanolu – nejlepší je použít hnědou, černou, zelenou a oranžovou fixu
o při chromatografii v provedení s Petriho miskou – lze použít i větší Petriho misku,
ovšem poté je problematické najít velké víko na tuto Petriho misku
o chromatografie fixů na filtračním papíře běží také hezky – akorát najít vhodné velké
víko na přikrytí Petriho misky
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=FLh-pHDVoJc (Chromatografie an Kreide – Chromatografie
na křídě, velmi hezké, zrychlené, se zvukovým doprovodem)
http://www.chem-toddler.com/separation-techniques/chromatography.html
(Chromatography
-
TLC (Chromatografie na tenké vrstvě – hezky pracované, pokus pouze na videu, trvá do času videa
2:10, poté pokračuje Kolonová chromatografie)
http://www.youtube.com/watch?v=IRZ4lHEe1DI&feature=related
(Chromatografie
–
4krát
zrychleno, názorné)
http://www.youtube.com/watch?v=jX_REpsR2SM (Chromatografie – vzorkem 4 různě barevné
fixy, názorné)
http://www.youtube.com/watch?v=77lHiEIDa7c&feature=related
(Papierchromatografie
–
v kruhovém uspořádání se vzorkem modré fixy)
http://www.youtube.com/watch?v=nRg5UNwjQEc (Chromatografie – hezky vidět unášení
rozpouštědlem, není patrné ale o jaký vzorek se jedná, bez zvuku)
1.1.2
Adsorpce
1.1.2.1 Aktivní uhlí a červené víno
Pomůcky: kádinka (100 ml), třecí miska s tloučkem, tyčinka, filtrační aparatura (stojan,
kruh, nálevka, filtrační papír, kádinka – 100 ml)
Chemikálie: víno, aktivní uhlí (prášek či tablety)
Postup: Do kádinky (100 ml) nalijeme 45 ml červeného vína a přidáme 2,5 g aktivního uhlí
(4 tablety, které rozetřete pomocí třecí misky a tloučku). Zamícháme a přefiltrujeme.
Vytékající kapalina po přefiltrování je bezbarvá.
Princip: Červené víno obsahuje přírodní barviva – anthokyany. Aktivní uhlí je schopno díky
svému velkému povrchu naadsorbovat na svůj povrch různá barviva – tedy i anthokyany
z vína. Proto dochází při filtraci vína s aktivním uhlím k odbarvení červeného vína.
Využití: dělení látek – adsorpce, tetrely (uhlík – aktivní uhlí, vlastnosti)
Bezpečnost: nepít vzorek červeného vína
Tipy, triky:
o velmi hezký a názorný pokus – a s látkami, které jsou žákům blízké
o pro fungování pokusu je nutné zachovat poměr – na 45 ml červeného vína 2,5 g
aktivního uhlí (lze tedy zvyšovat i snižovat dávku při zachování poměru)
o pokus je popisován v podobném provedení s Coca Colou – ovšem nefunguje moc
dobře – tato varianta s vínem funguje lépe
Video-odkazy:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/Dcharcoal-d.htm (Adsorpce - aktivní uhlí s červeným vínem, názorné, rychlé, přehrávač Real
Player)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/l%20kotherova/index.htm
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Aktivní uhlí...běžný sorbent,
použit roztok lakmusu, přehrávač Windows Media Player)
1.1.3
Filtrace
1.1.3.1 Filtrace (pouze video)
http://www.youtube.com/watch?v=xqnhQ9S3raQ (Filtrace – normální i za sníženého tlaku)
2
CHEMICKÝ DĚJ
2.1
Typ – podle typu přenášených částic
2.1.1
Acidobazické reakce
2.1.1.1 Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, kapátko
Chemikálie: zř. H2SO4 (10%), zř. NaOH (10%), acidobazický indikátor (methylčerveň,
methyloranž)
Postup: Do 2 zkumavek nalijte 2 ml zředěné kyseliny sírové a přidejte acidobazický
indikátor (methylčerveň, methyloranž). Do druhé zkumavky přikapávejte zředěný roztok
hydroxidu sodného.
Při přikapávání NaOH se nejprve barva indikátoru změní z červené na žlutou
v případě methylčerveně, z vínové na žlutou v případě methyloranže – přechod je přes
oranžové zbarvení.
Princip: Kyselina sírová reaguje s hydroxidem sodným za vzniku síranu sodného a vody.
Síran sodný je sůl, která je tvořená kationtem pocházejícím ze silné zásady a aniontem
pocházejícím ze silné kyseliny, tedy pH takovéto soli je neutrální.
H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O
Při přikapávání NaOH reagují vodíkové kationty s hydroxidovými anionty za
vzniku vody. V momentu, kdy veškeré vodíkové kationty zreagovaly s hydroxidovými
anionty, jsou v roztoku OH- v nadbytku, a tím způsobí změnu zbarvení indikátoru.
Využití: acidobazické reakce – neutralizace, chalkogeny (kyselina sírová – vlastnosti, vznik
síranů), alkalické kovy (sodík – hydroxid sodný – zásaditý charakter)
Typ pokusu: demonstrační (ukázka změny pH) i laboratorní
Bezpečnost: kyselina sírová i hydroxid sodný – žíraviny – žáci nesmí pracovat
s koncentrovanými roztoky, nepotřísnit se
Tipy, triky:
o lze použít i kyselinu chlorovodíkovou
o při přikapávání NaOH dochází k zahřívání zkumavky – buďte opatrní
o objem přikapávaného NaOH je asi 4 ml, tedy pokud obě výchozí látky mají stejnou
koncentraci – reagují skutečně v poměru 1:2
o pokus možno provést v opačném pořadí, tedy k zásadě – hydroxidu sodnému –
přikapávat zředěnou kyselinu sírovou – v tomto provedení použít jako acidobazický
indikátor fenolftalein či thymolftalein
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?
URL=Eva_Vrzackova/reakce_kyseliny_se_zasadou.wmv (Reakce kyseliny se zásadou, kyselina
sírová a hydroxid sodný, video s titulky)
http://www.chem-toddler.com/acids-and-bases/universal-indicator.html (Universal Indicator pokus proveden z bazického do kyselého prostředí, 2 pokusy – v kádince a v U trubici, velmi
efektní, s hudebním doprovodem)
2.1.1.2 Dýmovnice
2.1.2
Komplexotvorné reakce
2.1.2.1 Komplexní sloučeniny Cu
Pomůcky: 3 zkumavky, stojan na zkumavky, (kapátka)
Chemikálie: roztok CuSO4·5H2O, zř. NH3 (10%), žlutá krevní sůl (hexakynoželeznatan
tetradraselný) K4[FeII(CN)6]
Postup: Do 3 zkumavek nalijte 2 ml roztoku síranu měďnatého. Do první zkumavky přidejte
pár kapek roztoku amoniaku – vytváří se světle modrá sraženina. Poté přidejte ještě několik
kapek roztoku amoniaku, dokud se sraženina nerozpustí. Do druhé zkumavky přidejte pár
kapek žluté krevní soli – hexakyanoželeznatanu tetradraselného. Třetí zkumavku ponechejte
jako srovnávací.
V první zkumavce vzniká nejprve světle modrá sraženina, která se rozpouští za
vzniku modrofialového komplexu. Ve druhé zkumavce se vytvoří tmavě hnědá sraženina.
Třetí zkumavka nemění zbarvení – má světle modré zbarvení roztoku modré skalice.
Princip: Cu2+ reaguje s roztokem amoniaku, který ve vodě disociuje na amonné kationty a
hydroxidové anionty, za vzniku světle modré sraženiny hydroxidu měďnatého. Sraženina
Cu(OH)2 je rozpustná v nadbytku činidla za vzniku komplexu [Cu(NH3)4]2+, který má
modrofialovou barvu. Ve druhé zkumavce reakcí Cu2+ s K4[FeII(CN)6] vzniká tmavě hnědá
sraženina Hattchetovy hnědi – hexakyanoželeznatan měďnatý.
Komplexotvorné reakce jsou většinou spojeny se vznikem různě zbarvených
roztoků, což bylo jasně patrné na předchozích příkladech.
Cu 2 + + 2NH 3 + 2H 2 O → Cu(OH) 2 ↓ +2NH +4
Cu(OH) 2 ↓ +4NH 3 → [Cu(NH 3 ) 4 ] + 2OH −
2+
[
]
[
]
2Cu 2 + + K 4 Fe II (CN) |6 → Cu 2 Fe II (CN) |6 ↓ +4K +
Využití: komplexotvorné reakce (různé zbarvení komplexních sloučenin Cu), d-prvky (Cu –
sloučeniny)
Bezpečnost: zředěný roztok NH3 zapáchá a je dráždivý – žáci smí pracovat pouze se
zředěným roztokem, CuSO4 – klasifikován jako jed (zdraví škodlivý)
Tipy, triky:
o v případě první reakce se zředěným roztokem amoniaku – stačí přidat pouze 3 kapky
a trošku zatřepat – vzniká světle modrá sraženina, poté přidat dalších 5 kapek a dojde
k rozpuštění na modrofialový komplex
o k roztoku CuSO4·5H2O ve druhé zkumavce stačí přidat 5 kapek žluté krevní soli –
hnědá sraženina vzniká prakticky ihned
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=LSvFJh1HYjw (Komplexní sloučeniny Cu, video se zvukem)
2.1.2.2 Důkaz Fe2+ a Fe3+
2.1.3
Redoxní reakce
2.1.3.1 Různé barvy Mn
2.1.3.2 Reakce Na s vodou
2.1.3.3 Vytěsňování mědi železem
2.1.3.4 Reakce Fe3+ s I Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, (kapátka)
Chemikálie: roztok Fe2(SO4)3, roztok KI – škrob
Postup: Do 2 zkumavek nalijte 3 ml síranu železitého a do druhé následně přikapávejte
roztok jodidu draselného. První ponechejte jako srovnávací.
Po chvíli se roztok ve zkumavce s přidaným KI zbarví do červena.
Princip: Fe3+ se redukují na železnaté kationty, přičemž dochází k oxidaci jodidových
aniontů na jód, který má červené zbarvení.
2Fe 3+ + 2I − → 2Fe 2 + + I 2
Využití: redoxní reakce (redukce a oxidace), halogeny (jód – redukční vlastnosti I-), d-prvky
(Fe – oxidační vlastnosti Fe3+)
Bezpečnost: nepít roztoky reaktantů
Tipy, triky:
o k roztoku Fe2(SO4)3 je dobré přikapat asi 3 až 4 ml roztoku KI
o vznikající jód je možné dokázat přidáním škrobu, vzniká modré, v některých
případech hnědé – hnědočervené zbarvení (zbarvení záleží na složení škrobu)
o pokus je vhodné provést se dvěma zkumavkami, přičemž jedna slouží jako
srovnávací – jde lépe vidět změna zbarvení
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/FeSI.wmv (Reakce Fe(3+) s KI,
video s titulky)
2.2
Typ – podle vnější změny
2.2.1
Syntéza (Slučování)
2.2.1.1 Dýmovnice (NH3 + HCl)
2.2.2
Analýza (Rozklad)
2.2.2.1 Sopka
2.2.3
Substituce (Vytěsňování)
2.2.3.1 Vytěsňování mědi železem
Pomůcky: kádinka
Chemikálie: 5% roztok CuSO4, železný hřebík
Postup: Do kádinky s roztokem modré skalice vložte železný hřebík.
Roztok se postupně zbarvuje zeleně a na hřebíku se vylučuje měď.
Princip: Železo se nachází v Beketovově řadě napětí kovů vlevo – má nižší redoxní
potenciál, a tudíž dokáže vytěsnit měďnaté kationty z roztoků jejich solí. Při reakci tedy
dochází ke změně zbarvení roztoku do zelena – podle vznikajícího síranu železnatého,
naopak na železném hřebíku se vylučuje kovová měď.
Fe + CuSO 4 → FeSO 4 + Cu
Využití: redoxní reakce, substituce, d-prvky (Fe, Cu, Beketovova řada napětí kovů)
Bezpečnost: nepít roztok modré skalice – CuSO4 klasifikován jako jed (zdraví škodlivý)
Tipy, triky:
o pokus běží velice snadno – dokonce i s 5% roztokem modré skalice – do 5 minut se
na hřebících objeví vrstvička mědi (oranžová barva) – roztok sice moc nezezelená,
ale pokrytí je jasně patrné
o pokus lze také provést na Petriho misce – zde lze zpozorovat mírnou změnu zbarvení
roztoku
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=cZFM4_IoBpI (Fe + CuSO4, video na www.youtube.com úplně
stejné jako na stránce www.netexperimente.de – větší obraz bez zvětšení než na originální stránce)
http://netexperimente.de/chemie/118.html (Eisennagel in Kupfersulfatlösung, stejný pokus jako
výše – přímo ze stránky www.netexperimente.de – vysvětlení celého pokusu, vlevo video – malé,
nutné zvětšit na celou obrazovku)
http://www.youtube.com/watch?v=TQdNPSwHUt4&feature=related
anglicky, velmi názorné)
(Redox,
s
mluvením
–
2.2.4
Konverze (Podvojná záměna)
2.2.4.1 Reakce NaCl s AgNO3
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, (kapátko)
Chemikálie: roztok NaCl, roztok AgNO3
Postup: Do zkumavky nalijte 2 ml roztoku chloridu sodného a pomalu přikapávejte roztok
dusičnanu stříbrného.
Při přikapávání AgNO3 můžeme pozorovat vznik bílé sraženiny.
Princip: Ve zkumavce dochází k podvojné záměně – konverzi – sodného kationtu za
stříbrný. Reakce je vizualizovatelná díky vzniku sraženiny – chloridu stříbrného, který je
bílý.
NaCl + AgNO 3 → AgCl ↓ + NaNO 3
Využití: konverze, halogeny (chlór – sraženina AgCl, potažmo sraženiny AgBr, AgI), dprvky (Ag – reakce AgNO3)
Bezpečnost: roztok AgNO3 barví kůži do černa – AgNO3 je klasifikován jako jed
Tipy, triky:
o pokus velmi rychlý – stačí 3 kapky dusičnanu stříbrného
o pokus lze obohatit o provedení této reakce se všemi halogeny – tedy i s bromidovým
a jodidovým aniontem – dokázat vznik sraženin (AgBr – nažloutlá, AgI – žlutá),
které mají různou barvu (při využití pokusu u halogenů nechat stát zkumavky na
světle a pozorovat zčernání zkumavky – rozklad sraženiny a vyloučení stříbra)
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=8RmVwz2fNGc (Srážecí reakce – pokus proveden s NaCl i
s NaI, s mluvením v angličtině)
http://www.youtube.com/watch?v=yR0LdabBbIw (agno3 + nacl, pouze pokus NaCl s AgNO3 –
s mluvením v angličtině, názorný, rychlý)
http://www.chem-toddler.com/factors-affecting-reaction-rate/light/agcl-photosensitivity.html (AgCl
Photosensitivity - video s principem vzniku fotografie, názorné)
2.3
Typ – podle tepelného zabarvení
2.3.1
Exotermické reakce
2.3.1.1 Sopka
2.3.1.2 Alternativní pokusy – exotermické reakce
Bengálské ohně (pouze video):
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/bengaly.wmv (Bengálské ohně,
přehrávač Windows Media Player)
Reakce KNO3 + C + S – Peklo ve zkumavce (pouze video):
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Jan_Brizdala/Peklo_ve_zkumavce.wmv (Peklo ve
zkumavce - dusičnan draselný + uhlí + síra, přehrávač Windows Media Player)
Glycerol s KMnO4 (pouze video)
http://www.studiumchemie.cz/video.php?URL=Veronika_Koldova/html/video_files/VP21.wmv
(Exotermická reakce - glycerol s manganistanem draselným, přehrávač Windows Media Player)
2.3.2
Endotermické reakce
2.3.2.1 Reakce NH4SCN s Ba(OH)2
Pomůcky: lžička, 2 hodinová skla, 2 třecí misky s tloučkem, tyčinka, teploměr, (váhy)
Chemikálie: NH4SCN, Ba(OH)2
Postup: Navažte 5 g nebo odeberte 5 velkých lžiček thiokyanatanu amonného (oranžová
barva) do třecí misky a rozetřete jej. Poté navažte 15 g či odeberte 5 velkých lžiček
hydroxidu barnatého (bílá barva) a také jej zhomogenizujte v třecí misce. Přesypte jeden
prášek k druhému a tyčinkou je oba promíchejte a vložte teploměr.
Po chvíli se směs dvou pevných látek začne měnit v nažloutlou kašovitou hmotu.
Na teploměru lze pozorovat pokles teploty – z laboratorní 20 °C až na -15 °C.
Princip: Hydroxid barnatý reaguje s thiokyanatanem amonným za vzniku thiokyanatanu
barnatého, amoniaku a vody.
2NH 4 SCN + Ba(OH) 2 → Ba(SCN) 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
Uvolňování molekul vody a únik plynného amoniaku vede ke snížení teploty
reakční směsi až pod 0 °C (dokonce až k -10 °C). Po zreagování výchozích látek teplota
opět stoupá.
Využití: chemický děj – rozdělení reakcí podle tepelného zabarvení, termochemie
Typ pokusu: demonstrační
Bezpečnost: obě látky NH4SCN i Ba(OH)2 jsou zdraví škodlivé – pracujte v rukavicích nebo
si po provedení pokusu důkladně umyjte ruce, sloučeniny Ba2+ jsou řazeny mezi jedy
Tipy, triky:
o pokus velmi názorný pro předvedení dané problematiky, ovšem jak NH4SCN, tak i
Ba(OH)2 nebudou asi na školách dostupné – můžete využít 2 názorných
video-odkazů níže
Video-odkazy:
(Endotermická reakce - NH4SCN + Ba(OH)2, přehrávač Windows Media Player)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Instantní chlad, přehrávač
Windows Media Player)
3
CHEMICKÁ VAZBA, VZNIK A TYPY VAZEB
3.1
Důkaz polární a nepolární vazby
Pomůcky: 4 zkumavky, stojan na zkumavky, lžička, zátky
Chemikálie: destilovaná voda, benzin, pevný I2 a pevný KMnO4, prášková S a pevný
K2CrO4
Postup: Do 2 zkumavek nalijte 5 ml destilované vody a do 2 zkumavek 2 ml benzinu. Do
jedné zkumavky s destilovanou vodou a benzinem dejte na špičku malé lžičky jódu (stačí
pouze jeden krystalek), do zbylých dvou dejte na špičku lžičky manganistanu draselného.
Stejně proveďte pokus i se sírou a chromanem draselným.
Jód se v benzinu rozpustí – vzniká fialové zbarvení, v destilované vodě ovšem
nikoliv – jód se usadí na dně. Manganistan draselný se naopak rozpustí ve vodě za vzniku
fialového roztoku, v benzinu ovšem zůstávají na dně krystalky KMnO4.
Obdobně probíhá pokus v případě S a K2CrO4. Síra se (částečně) rozpustí v benzinu
za vzniku bezbarvého či slabě žlutě zbarveného roztoku, naopak v destilované vodě se usadí
na dně zkumavky. Oproti tomu chroman draselný se rozpustí ihned v destilované vodě za
vzniku žlutého roztoku, ovšem v benzinu zůstane nerozpuštěný.
Princip: Nepolární látky se rozpouští v nepolárních rozpouštědlech – tedy jód i síra jakožto
nepolární látky se rozpustí v benzinu, ale nikoliv v destilované vodě. Naopak manganistan
draselný a chroman draselný – zástupci polárních látek – jsou rozpustné v polárním
rozpouštědle – což je na příklad voda – ale ne v benzinu.
Využití: chemická vazba (polární – nepolární, důkaz)
Bezpečnost: benzin je hořlavý, zapáchá, KMnO4 – způsobuje hnědé fleky (zdraví škodlivý),
K2CrO4 – toxický (žáci by s ním neměli pracovat)
Tipy, triky:
o pokus lze provést v obou výše uvedených kombinacích – ale v případě I2 a KMnO4
pokus funguje vždy, u S a K2CrO4 je to problematičtější
o v případě jódu stačí použít pouze jeden krystalek – výsledný roztok má velmi
intenzivní fialové zbarvení, stejně je tomu i u manganistanu – použít raději menší
množství (na špičku kopistky)
o u síry je pokus hůře proveditelný – použít velmi malé množství síry – a důkladně
protřepat, síra se rozpustí spíše na bezbarvý roztok, chroman draselný se rozpouští
rychle v destilované vodě
o jednoduchý pokus na to, aby si žáci uvědomili, co v čem je rozpustné a jak to souvisí
s chemickou vazbou
Video-odkazy:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/h%20zvolankova/index.htm
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy III, pokus Rozpustnost a polarita –
pokus proveden jinak – v 1 zkumavce obě rozpouštědla, rozdílná rozpustnost I2 a KMnO4
v polárním a nepolárním rozpouštědle patrná, přehrávač Windows Media Player)
http://www.chem-toddler.com/molecular-structure/chemical-cocktail.html (Chemical Cocktail pokus s jódem a modrou skalicí, rozpouštědla: chloroform, voda, ethyl-acetát, efektní, názorné)
4
TERMOCHEMIE, KINETIKA A ROVNOVÁHA
4.1
4.1.1
Termochemie
Exotermické reakce
4.1.1.1 Sopka
4.1.1.2 Alternativní pokusy – exotermické reakce
Bengálské ohně (pouze video)
Reakce KNO3 + C + S – Peklo ve zkumavce (pouze video)
Glycerol s KMnO4 (pouze video)
4.1.2
Endotermické reakce
4.1.2.1 Reakce NH4SCN s Ba(OH)2
4.2
Vliv různých faktorů na rychlost chemické reakce
4.2.1
Katalyzátor
4.2.1.1 Katalytický rozklad peroxidu vodíku
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, špejle, sirky
Chemikálie: 10% roztok H2O2, pevný MnO2
Postup: Do zkumavky nalijte asi 1 ml peroxidu vodíku a přidejte na špičku malé lžičky
pevného burelu.
Ve zkumavce probíhá velmi bouřlivá reakce katalytického rozkladu peroxidu
vodíku – pomocí doutnající špejle lze dokázat vznik kyslíku, špejle se rozžhne.
Princip: Peroxid vodíku se rozkládá za katalýzy burelu (oxidu manganičitého) na vodu a
kyslík.
2H 2 O 2 MnO
2 → 2H 2 O + O 2
Burel zde funguje jako katalyzátor – což je látka, která vstupuje do reakce a
vystupuje z ní nezměněna – dochází ke snížení aktivační energie reakce.
Využití: kinetika – vliv katalyzátoru; vodík, kyslík a jejich sloučeniny – důkaz kyslíku
Typ pokusu: demonstrační i laboratorní – pod dohledem učitele
Bezpečnost: nepotřísnit se peroxidem vodíku, reakce je bouřlivá – provádět pod dohledem
učitele
Tipy, triky:
o rozklad peroxidu vodíku za katalýzy burelu probíhá velice bouřlivě a dlouho – dokud
se nespotřebuje veškerý peroxid vodíku – je tedy lepší použít menší množství, pokus
i přes to bude vidět
o po případě použít odměrný válec – jako v případě videa z Internetové video-databáze
chemických pokusů ZF JU
Video-odkazy:
http://www2.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/l%20kotherova/index.htm
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Příprava kyslíku I – rozklad
peroxidu vodíku, názorné, přehrávač Windows Media Player)
http://www.chem-toddler.com/factors-affecting-reaction-rate/catalyst/genie-in-the-bottle.html
(Genie in bottle - Katalytický rozklad peroxidu vodíku, efektní)
http://www.youtube.com/watch?v=SkeaDx3trCk&feature=related (Rozklad peroxidu vodíku –
pokus Pára, G Špitálská)
4.2.2
Teplota
4.2.2.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv teploty
Pomůcky: 2 zkumavky, kádinka s ledem, kádinka s teplou vodou
Chemikálie: 10% HCl nebo 10 ml HCl (1,5 ml konc. HCl + 8,5 ml H 2O), 2 stejné granule
Zn
Postup: Do 2 zkumavek nalijte 5 ml kyseliny chlorovodíkové. Zkumavky umístěte do
vodních lázní – první zkumavku do teplé (voda ohřátá asi na 60 °C), druhou zkumavku do
chladné (voda s ledem). Chvíli počkejte na vytemperování kyseliny chlorovodíkové ve
zkumavkách. Poté do zkumavek vhoďte granuli zinku. Rozdílnou rychlost reakce lze poznat
podle množství bublinek vyvinutého vodíku.
Ve zkumavce umístěné v teplé vodě se bublinky vodíku vyvíjí dříve než ve
zkumavce ponořené do studené vody.
Princip: Reakční rychlost v je přímo úměrná rychlostní konstantě k. Pro rychlostní konstantu
k platí Arrheniova rovnice, ze které vyplývá exponenciální závislost rychlostní konstanty
k na teplotě – zvýšením teploty se zvýší i rychlostní konstanta k – a tudíž se zvýší i reakční
rychlost v.
Reakce probíhá rychleji ve zkumavce ponořené do teplé vody než ve zkumavce
ponořené do chladné lázně.
Zinek reaguje s HCl za vzniku chloridu zinečnatého a vodíku, který můžeme
pozorovat v podobě unikajících bublinek.
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ↑
Využití: kinetika – vliv teploty
Bezpečnost:
nepotřísnit
se
kyselinou
chlorovodíkovou
–
žáci
nesmí
pracovat
s koncentrovaným roztokem HCl – koncentrace nad 25 %
Tipy, triky:
o pokus funguje spolehlivě s 10% HCl – běží dobře, reakce zinku s HCl probíhá ihned
v teplé vodě, ve studené opožděně
o jako teplou vodní lázeň lze použít teplou vodu z vodovodu
o dobré je nechat zkumavky s HCl vytemperovat v lázních asi 5 minut
o na videích níže je tento pokus proveden ve třech variantách – ve zkumavkách, na
Petriho miskách a také v baňkách
o nejjednodušší provedení je ve zkumavkách, u baňkového pokusu lze hezky vidět
množství vznikajícího vodíku v souvislosti s různými podmínkami, ovšem pokus je
technicky náročnější
Video-odkazy:
(Reakce Zn s HCl – vliv teploty – v provedení ve zkumavkách, přehrávač Windows Media
Player)
(Reakce Zn s HCl – vliv teploty – baňkový pokus, přehrávač Windows Media Player)
(Reakce Zn s HCl – vliv teploty – v provedení na Petriho miskách, přehrávač Windows Media
Player)
4.2.2.2 Reakce manganistanu draselného s kyselinou šťavelovou – vliv teploty (pouze video)
(Reakce manganistanu draselného s kyselinou šťavelovou – vliv teploty, přehrávač Windows
Media Player)
4.2.3
Povrch
4.2.3.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv povrchu
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky
Chemikálie: 10% HCl nebo HCl (5 ml konc. HCl + 95 ml H2O), granule Zn, práškový Zn
Postup: Do první zkumavky vložte granuli zinku, do druhé zkumavky půlku malé lžičky
zinkového prachu (granule i prach by měly mít stejnou hmotnost). Do obou zkumavek naráz
nalijte 5 ml kyseliny chlorovodíkové. Bouřlivá či naopak zpomalená reakce ukazují na vliv
povrchu na průběh chemické reakce.
Ve zkumavce se zinkovým prachem probíhá reakce ihned, v případě granule zinku
je reakce pomalejší.
Princip: Práškový zinek má větší povrch oproti granuli zinku, a tudíž v případě práškového
zinku může docházet k více efektivním srážkám, které vedou k přeměně reaktantů na
produkty.
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2
Využití: kinetika – vliv povrchu
Bezpečnost:
nepotřísnit
se
kyselinou
chlorovodíkovou
–
žáci
nesmí
pracovat
Tipy, triky:
o pokus lze provést v opačném pořadí – do kyseliny chlorovodíkové ve zkumavce
vhodit zinek (granuli a prášek)
o pokus funguje s 10% HCl lépe než s kyselinou připravenou ředěním konc. HCl
Video-odkazy:
(Reakce Zn s HCl – vliv povrchu – v provedení ve zkumavkách, přehrávač Windows Media
Player)
(Reakce Zn s HCl – vliv povrchu – v provedení na Petriho miskách, přehrávač Windows Media
Player)
4.2.3.2 Reakce CaCO3 s HCl – vliv povrchu (pouze video)
(Reakce uhličitanu vápenatého s kyselinou chlorovodíkovou – vliv povrchu, přehrávač Windows
Media Player)
4.2.4
Reaktant
4.2.4.1 Rozdíl reaktivity Mg a Zn s HCl (zkumavkový pokus)
Chemikálie: 10% HCl nebo HCl (5 ml konc. HCl + 95 ml H2O), granule Zn, granule Mg
Postup: Do 2 zkumavek nalijte 5 ml kyseliny chlorovodíkové. Do obou zkumavek současně
vhoďte granuli kovu – do první hořčíku, do druhé zinku. Na základě vývoje vodíku lze
posoudit rozdílnou reaktivitu obou kovů.
Ve zkumavce s hořčíkem se vodík vyvíjel rychleji než ve zkumavce se zinkem.
Princip: Oba dva kovy reagují s HCl za vývoje vodíku – tyto dva kovy jsou tedy schopné
vytěsnit vodík (proton) z HCl – v Beketovově řadě napětí kovů se nacházejí vlevo od
vodíku. Hořčík oproti zinku je více posunut doleva, tedy je reaktivnější, a proto reakce Mg
s HCl probíhá rychleji než se Zn.
Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 ↑
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ↑
Využití: kinetika – vliv reaktantu
Bezpečnost:
nepotřísnit
se
kyselinou
chlorovodíkovou
–
žáci
nesmí
pracovat
Tipy, triky:
o místo granulí kovů lze použít i prášek – reakce je bouřlivější, ale i přesto je patrná
větší reaktivita v případě hořčíku
o hořčík (prášek) zreaguje ihned (do minuty), zinek (prášek) reaguje také za
mohutného vývoje vodíku, ale má delší náběh
o v odkazech na videa níže je tento pokus nahrán ve třech variantách – zkumavkový,
baňkový pokus a na Petriho miskách – nejjednodušší variantou je provést pokus ve
zkumavkách, na Petriho miskách pokus nebude moc vidět z lavic, baňkový pokus je
náročnější na technické provedení – ve formě videa ovšem nejlépe demonstruje
danou problematiku
Video-odkazy:
(Rozdíl reaktivity Mg a Zn s HCl – vliv reaktantu – v provedení ve zkumavkách, přehrávač
(Rozdíl reaktivity Mg a Zn s HCl – vliv reaktantu – baňkový pokus, přehrávač Windows Media
Player)
(Rozdíl reaktivity Mg a Zn s HCl – vliv reaktantu – v provedení na Petriho miskách, přehrávač
4.2.5
Koncentrace
4.2.5.1 Reakce Zn s HCl (zkumavkový pokus) – vliv koncentrace
Chemikálie: 10% a 20% HCl nebo HCl (c1 – 1,5 ml konc. HCl + 8,5 ml H2O, c2 – 3 ml konc.
HCl + 7 ml H2O), 2 granule Zn
Postup: Do jedné zkumavky nalijte 5 ml HCl o nižší koncentraci, do druhé zkumavky 5 ml
HCl o vyšší koncentraci. Do obou vhoďte granuli zinku. Na základě rozdílné reaktivnosti
lze posoudit vliv koncentrace na průběh chemické reakce.
Reakce probíhá ihned ve zkumavce s HCl o vyšší koncentraci, ve zkumavce s nižší
koncentrací reakce probíhá pomaleji.
Princip: Reakční rychlost v je přímo úměrná koncentracím výchozích látek – pokud tedy
dojde ke zvýšení koncentrací výchozích látek, dojde i ke zvýšení reakční rychlosti v –
reakce tedy bude probíhat za vyšší koncentrace výchozích látek rychleji.
Zinek reagoval s HCl o vyšší koncentraci ihned, ve zkumavce s nižší koncentrací
později.
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ↑
Využití: kinetika – vliv koncentrace
Typ pokusu: demonstrační i labortorní
Bezpečnost:
nepotřísnit
se
kyselinou
chlorovodíkovou
–
žáci
nesmí
pracovat
Tipy, triky:
o pokus bezpečně funguje i s 10% a 20% kyselinou chlorovodíkovou, není nutné
připravovat roztoky ředěním
o pokus velmi názorný a rychlý
o odkazy na videa na www.studiumchemie.cz obsahují jeden pokus ve 3 různých
provedeních – nejjednodušší je provedení ve zkumavkách, na Petriho miskách by
pokus nemusel být z lavic vidět, baňkový pokus je náročnější na technické provedení
Video-odkazy:
http://www.chem-toddler.com/factors-affecting-reaction-rate/concentration/hcl-with-zn.html
(Reaction of zinc with hydrochloric acid, video názorné, s hudebním doprovodem, vysvětlení pod
pokusem v angličtině)
(Reakce Zn s HCl – vliv koncentrace – v provedení ve zkumavkách, přehrávač Windows media
Player)
(Reakce Zn s HCl – vliv koncentrace – baňkový pokus, přehrávač Windows Media Player)
(Reakce Zn s HCl – vliv koncentrace – v provedení na Petriho miskách, přehrávač Windows
Media Player)
4.3
Rovnováha
4.3.1
Modrá baňka (Blue Effect)
Pomůcky: kulatá nebo Erlenmayerova baňka (500 ml), zátka, lžička, kopistka (hodinové
sklo, váhy)
Chemikálie: pevný NaOH, glukosa, roztok methylenové modři
Postup: 5 g NaOH rozpusťte v 500 ml vody. Ve vzniklém roztoku rozpusťte 5 g glukosy a
přidejte několik kapek indikátoru methylenové modři. Baňku zazátkujte, dobře promíchejte
a nechejte stát v klidu.
Po chvíli se modrý roztok odbarví – po intenzivním protřepání se zase zbarví
modře. Celý cyklus lze opakovat vícekrát.
Princip: V baňce dochází k oxidaci redoxního indikátoru – methylenové modři – kyslíkem,
který je zde přítomný ve vzduchu nad roztokem. K oxidaci tedy dochází při protřepávání
roztoku. Barva se mění z bezbarvé na modrou.
Redukce – a tudíž i odbarvení roztoku – nastává účinkem glukosy, jakožto
redukujícího cukru, v zásaditém prostředí hydroxidu sodného.
V baňce se tedy neustále obnovuje rovnováha mezi roztokem obsahujícím glukosu
a vzduchem nad roztokem obsahujícím kyslík. Při protřepání dochází k oxidaci indikátoru,
tedy ke spotřebování veškerého kyslíku. Po chvíli dochází k redukci indikátoru – tedy
uvolnění kyslíku do vzduchu nad roztokem.
Barevný přechod v případě redoxního indikátoru methylenové modři je pouze jeden
a to z modré (oxidovaný stav) do bezbarvé (redukovaný stav).
Využití: chemická rovnováha, sacharidy (glukosa – redukční účinky)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – velká spotřeba materiálu, efekt je trvající)
Bezpečnost: NaOH je žíravina – nesahat na pecičky NaOH, při posílání po třídě – pozor,
aby žáci na sebe roztok nevylili
Tipy, triky:
o pokus je spíše znám jako efektní, ale dá se na něm vysvětlit i velmi teoretická věc –
jako je chemická rovnováha
o baňka v ,,provozním“ stavu vydrží i dva týdny – a pořád mění své zbarvení –
v případě, že baňka již nefunguje, stačí baňku odzátkovat, aby se do ní dostal kyslík
a pokus běží dále
Video-odkazy:
http://www.gtgm.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=304:video-zahadamodreho-roztoku&catid=933:chemicke-pokusy&Itemid=141
(Gymnázium
T.
G.
Masaryka,
Litvínov – pokus ve stejném provedení jako zde, názorný)
http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=videa&id=15 (Chemie.gfxs.cz – Chemické pokusy, pokus
Modrý Efekt – video s mluvením, názorné, rychlé, špatné vysvětlení, nutná instalace přehrávače
Quicktime Player)
http://www.youtube.com/watch?v=OeQtQdSFPXU&feature=related (Elementary productions –
pokus Blue Bottle, pokus názorný, s anglickými titulky)
4.3.2
Duhová baňka
Pomůcky: kulatá nebo Erlenmayerova baňka (250 ml), lžička, kopistka, zátka
Chemikálie: pevný NaOH, glukosa, indigokarmín (roztok nebo pevný)
Postup: 4 g NaOH rozpusťte v 200 ml vody a nechte ochladit. Do vzniklého roztoku přidejte
4,5 g glukosy a po jejím rozpuštění přidejte pár kapek 0,5% roztoku indigokarmínu ve vodě
(nebo vsypte pevný indikátor – na špičku kopistky). Baňku zazátkujte, dobře promíchejte a
ponechejte stát.
Po určité době získá roztok v baňce světle žlutou barvu. Poté baňku pomalým
krouživým pohybem promíchejte. Barva se změní na bordó. Poté tento roztok intenzivně
protřepte – roztok zezelená.
Při stání roztok přejde ze zelené přes hnědou až bordó – oranžovou až na žlutou.
Celý cyklus lze opakovat vícekrát.
Princip: V baňce dochází k oxidaci redoxního indikátoru – indigokarmínu – kyslíkem, který
je zde přítomný ve vzduchu nad roztokem, ve dvou krocích. K oxidaci dochází při míchání a
protřepávání roztoku. Barva se mění ze žluté přes bordó (oranžovou) na zelenou.
Redukce – a tudíž i odbarvení roztoku – nastává účinkem glukosy, jakožto
redukujícího cukru, v zásaditém prostředí hydroxidu sodného.
V baňce se tedy neustále obnovuje rovnováha mezi roztokem obsahujícím glukosu
a vzduchem nad roztokem obsahujícím kyslík. Při protřepání dochází k oxidaci indikátoru,
tedy ke spotřebování veškerého kyslíku. Po chvíli dochází k redukci indikátoru – tedy
uvolnění kyslíku do vzduchu nad roztokem. U indigokarmínu se setkáváme se dvěma
oxidačními stupni – je potřeba tedy různé množství kyslíku na částečnou a plnou oxidaci
indikátoru.
Barevné přechody v případě redoxního indikátoru indigokarmínu jsou dva – a to ze
zelené (oxidovaný stav) přes bordó (oranžovou) na žlutou (redukovaný stav).
Využití: chemická rovnováha, sacharidy (glukosa – redukční účinky)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – mohl by se dát provést i v rámci laboratorních
prací, ale v takovém množství by byla velká spotřeba materiálu – navíc pokus vydrží docela
dlouho ,,běžet“)
Bezpečnost: NaOH je žíravina – nesahat na pecičky NaOH, při posílání po třídě – pozor,
aby žáci na sebe roztok nevylili
Tipy, triky:
o tento pokus není tolik známý jako Modrá baňka (redoxní indikátor methylenová
modř), ale je více efektní, zajímavější – dostupnost indigokarmínu na školách ovšem
asi není tak veliká – možno využít video níže
o pokus je spíše znám jako efektní, ale dá se na něm vysvětlit i velmi teoretická věc –
jako je chemická rovnováha
o baňka v ,,provozním“ stavu vydrží pár dní – a pořád mění své zbarvení, v případě, že
baňka již nefunguje, stačí baňku odzátkovat, aby se do ní dostal kyslík a pokus běží
dále
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/duhova_banka.wmv
baňka, video se zvukem)
(Duhová
4.3.3
Rovnováha chroman – dichroman
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, kapátka
Chemikálie: roztok K2CrO4, zř. H2SO4 (10%), případně K2Cr2O7, roztok KOH (10%)
Postup: Do zkumavky nalijte asi 2 ml roztoku chromanu draselného. Přikapávejte zředěný
roztok kyseliny sírové. Po změně zbarvení na oranžovou můžete přikapávat roztok
hydroxidu draselného, dojde ke změně zbarvení na původní žlutou.
Princip: Chromanový anion v kyselém prostředí přechází na dichromanový anion, který je
oranžový. V zásaditém prostředí oranžový dichromanový anion přechází ve žlutý
chromanový anion.
2CrO 24− + 2H 3 O + → Cr2 O 72 − + 3H 2 O
Cr2 O 72 − + 2OH - → 2CrO 24 − + H 2 O
Přikapáváním zředěné kyseliny sírové se zvyšuje koncentrace hydroxoniových
kationtů, a tím se posunuje rovnováha směrem k produktům – k tvorbě dichromanových
aniontů – stejný princip funguje i při přikapávání hydroxidu draselného k dichromanovým
aniontům, dochází ke zvyšování koncentrace hydroxidových aniontů, a tím se posunuje
rovnováha směrem doprava – vznikají chromanové anionty.
Využití: rovnováha, d-prvky (chróm – sloučeniny chromu)
Bezpečnost: nepotřísnit se kyselinou a zásadou – žáci nesmí pracovat s koncentrovanými
roztoky kyselin a zásad, K2CrO4 i K2Cr2O7 – toxické látky (žáci by s nimi neměli pracovat)
Tipy, triky:
o pokus je lepší provést ve dvou zkumavkách, přičemž v jedné ponechat roztok
chromanu draselného a k roztoku ve druhé zkumavce přikapávat roztok kyseliny
o lze použít jakoukoliv kyselinu (i HCl) a hydroxid (i NaOH)
Video-odkazy:
http://www2.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Rovnováha chroman - dichroman,
http://www.chem-toddler.com/chemical-equilibrium/chromatedichromate.html
(Chromate/Dichromate equilibrium - pokus názorný, s vysvětlením pod videem v angličtině, bez
zvuku)
5
VODÍK, KYSLÍK A JEJICH SLOUČENINY
5.1
Reakce H2O2 s jodidem draselným (Hrnečku vař, Sloní pasta)
Pomůcky: odměrný válec (vyšší a užší – 100 ml), plastová miska, malý odměrný váleček
(10 ml)
Chemikálie: nasycený roztok KI, 30% roztok H2O2, saponát, (potravinářské barvivo)
Postup: Válec umístěte do nosítek, aby nedošlo ke znečištění pracovního místa. Do válce
nalijte 4 ml 30% peroxidu vodíku, 2 ml saponátu a promíchejte. Přidejte pár kapek
potravinářského barviva (nemusí se přidávat), které nechte stékat po stěně válce. Potom
přidejte 4 ml nasyceného roztoku jodidu draselného.
Po přidání KI dojde k vytvoření mohutné pěny, která je zbarvena podle přidaného
potravinářského barviva, pokud nepoužijete barvivo, pěna má žlutou barvu.
Princip: V odměrném válci dochází nejpravděpodobněji ke dvěma reakcím – k reakci H2O2
s KI a ke katalytickému rozkladu H2O2. (Pozn.)
Peroxid vodíku reaguje s jodidem draselným za vzniku jódu a hydroxidu
draselného. Vzniklý jód je možno dokázat přikápnutím škrobu, pěna následně zfialoví.
H 2 O 2 + 2KI → I 2 + 2KOH
Druhou probíhající reakcí je katalytický rozklad peroxidu vodíku, který je umožněn
jodidem draselným – peroxid vodíku se rozkládá na vodu a kyslík, který je možno dokázat
doutnající špejlí (viz video-odkaz č.2)
KI
2H 2 O 2 →
2H 2 O + O 2
Využití: sloučeniny vodíku (peroxid vodíku)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – pod dohledem učitele)
Bezpečnost: 30% roztok H2O2 – zdraví škodlivý, žíravý – nepotřísnit se jím
Tipy, triky:
o saponát neodměřujte odměrným válcem – špatně jde umýt, opatrně přidejte několik
kapek
o čím ,,horší“ saponát použijete, tím lepší bude pěna, rychleji ,,vyjede“ – pokus ovšem
funguje i s Jarem
o místo nasyceného roztoku KI lze použít i 5% roztok, pokus s ním také běží
o pozor při úklidu – pěna je horká a může obsahovat zbytky peroxidu vodíku
o Pozn.: vysvětlení pokusu (princip) – se v každém zdroji liší – nejpravděpodobnějším
vysvětlením dějů probíhajících v odměrném válci jsou tyto dvě reakce
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=-GnjyVPS5u4&feature=player_embedded (Sloní zubní pasta,
s titulky)
http://www.youtube.com/watch?v=tnB-uU3w6g8&feature=related (Elephant Toophpaste, video
se zvukem, dole v popisku videa návod, asi 5 pokusů v různém provedení za sebou – důkaz kyslíku
pomocí doutnající špejle)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/sloni_zubni_pasta.wmv (Sloní zubní
pasta, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=ezsur0L0L1c&feature=player_embedded (Elephant toothpaste,
efektní, pro zpříjemnění hodiny)
5.2
Důkaz vodíku
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, kahan, sirky
Chemikálie: práškový Zn, zř. HCl (10%)
Postup: Do zkumavky dejte půl malé lžičky práškového zinku. Přilijte 5 ml zředěné kyseliny
chlorovodíkové. Na zkumavku nasaďte druhou zkumavku dnem vzhůru a jímejte vodík. Po
najímání dostatečného množství vodíku (asi 1 minuta) přiložte zkumavku ústím ke kahanu.
Při přiložení ústí zkumavky, se kterou manipulujte dnem vzhůru, ke kahanu, dojde
ke ,,štěknutí“.
Princip: Zinek reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku vodíku a chloridu
zinečnatého podle rovnice:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ↑ .
Unikající vodík jímáme do zkumavky dnem vzhůru, jelikož je lehčí než vzduch.
Po přiložení ústí zkumavky ke kahanu dochází k reakci vodíku s kyslíkem, která je
doprovázena zvukovým projevem:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O .
Využití: vodík – důkaz vodíku
Bezpečnost: kyselina chlorovodíková – dráždivá, žáci nesmí pracovat s koncentrovanými
roztoky kyselin
Tipy, triky:
o lepší je použít práškový zinek než granulovaný – reakce probíhá rychleji
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=p-pd2oi7YCU (Příprava vodíku, Zn s HCl, bez mluvení)
http://www.youtube.com/watch?v=CRNX1ed_fVU (Příprava a důkaz vodíku, Al s 10% HCl,
s komentářem v češtině)
http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/labtech/pages/dukaz_vodiku.html (Důkaz vodíku, reakce
NaOH s kovem, bez mluvení, video delší – na začátku příprava roztoku NaOH)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Jan_Brizdala/Vodikove_bubliny.wmv (Spalování
vodíkových bublin, přehrávač Windows Media Player)
5.3
Důkaz kyslíku
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, špejle, sirky
Chemikálie: 10% roztok H2O2, pevný MnO2
Postup: Do zkumavky nalijte asi 1 ml peroxidu vodíku a přidejte na špičku malé lžičky
pevného burelu.
Ve zkumavce probíhá velmi bouřlivá reakce katalytického rozkladu peroxidu
vodíku – pomocí doutnající špejle lze dokázat vznik kyslíku, špejle se rozžhne.
Princip: Peroxid vodíku se rozkládá za katalýzy burelu (oxidu manganičitého) na vodu a
kyslík. Kyslík lze následně dokázat doutnající špejlí – rozžhne se.
2H 2 O 2 MnO
2 → 2H 2 O + O 2 .
Burel zde funguje jako katalyzátor – což je látka, která vstupuje do reakce a
vystupuje z ní nezměněna – dochází ke snížení aktivační energie reakce.
Využití: kyslík – důkaz kyslíku
Bezpečnost: nepotřísnit se peroxidem vodíku, reakce je bouřlivá – provádět pod dohledem
učitele
Tipy, triky:
o rozklad peroxidu vodíku za katalýzy burelu probíhá velice bouřlivě a dlouho – dokud
se nespotřebuje veškerý peroxid vodíku – je tedy lepší použít menší množství, pokus
i přesto bude vidět
o po případě použít odměrný válec – jako v případě videa z Internetové video-databáze
chemických pokusů ZF JU
Video-odkazy:
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Příprava kyslíku I – rozklad
peroxidu vodíku, názorné, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=SkeaDx3trCk&feature=related (Rozklad peroxidu vodíku –
pokus Pára, G Špitálská)
http://www.chem-toddler.com/factors-affecting-reaction-rate/catalyst/genie-in-the-bottle.html
(Genie in bottle - Katalytický rozklad peroxidu vodíku, efektní)
Alternativní odkazy – důkaz kyslíku
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Příprava kyslíku II –
manganistan draselný + peroxid vodíku, náročné na aparaturu, přehrávač Windows Media Player)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Příprava kyslíku IV –
tepelný rozklad manganistanu draselného, přehrávač Windows Media Player)
5.4
Katalasa v bramboře
5.5
Alternativní pokusy – vodík, kyslík a jejich sloučeniny
Heavy water:
http://www.chem-toddler.com/atomic-structure/heavy-water.html (Heavy water - pokus s D2O,
rozdílné vlastnosti, hezky pozorovatelné, vysvětlené pomocí titulků v angličtině, efektní pokus,
s hudebním doprovodem)
6
HALOGENY
6.1
Chlorovodíková fontána
Pomůcky: kulatá baňka (500 ml), klema, kahan, sirky, indikátorové papírky, zátka
s trubičkou, vana (velká kádinka – 1000 ml), (odměrný válec – 10 ml)
Chemikálie: konc. HCl, voda, indikátor (methyloranž, methylčerveň)
Postup: Do kulaté baňky (500 ml) nalijte asi 2 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové.
Baňku zahřejte nad kahanem, až se naplní plynným chlorovodíkem – přítomnost
chlorovodíku u hrdla baňky můžete ověřit navlhčeným indikátorovým papírkem. Poté baňku
uzavřete zátkou s trubičkou, jejíž konec je v baňce zúžený. Druhý konec trubice ponořte do
vany s vodou, do níž jste přidali pár kapek indikátoru (methyloranž, methylčerveň).
Voda se nasává do baňky a barva roztoku se mění – u methyloranže ze žluté na
červenou, u methylčerveně ze žluté na slabě červenou.
Princip: Plynný chlorovodík se rozpouští ve vodě – v baňce následně vzniká podtlak, který
nasává vodu z vany. Ve vodě kyselina chlorovodíková disociuje:
HCl + H 2 O → H 3 O + + Cl − ,
přičemž přidáním daného indikátoru lze dokázat i kyselost chlorovodíku.
Využití: halogeny (HCl – důkaz kyselé reakce ve vodě)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – pod dohledem učitele, případně v digestoři)
Bezpečnost: konc. HCl – žíravá; žáci nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky kyselin
Tipy, triky:
o lze použít i menší kulatou baňku – ale pokus bude mít menší efekt
o pro pokus je nutné použít suchou baňku zvenku – uvnitř může být mokrá
o při dostatečně dlouhé trubičce možno použít i velkou kádinku (1000 ml)
o doba převedení HCl z kapalného skupenství do plynného je relativně krátká,
v případě koncentrovaného roztoku jsou to asi 3 minuty
o zátka s trubičkou musí dobře těsnit
o nasátí vody z vany do kulaté baňky chvilku trvá (asi půl minuty) – předem tedy
nepanikařit, že se pokus nepovedl
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=qjvQ3HJS1sE&feature=related (Rozpouštění chlorovodíku ve
vodě, bez zvuku, názorné video)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy III, pokus Fontána se změnou barvy –
chybí zahřívání nad kahanem, konec zdlouhavý, dobře patrná změna barvy - methyloranž,
6.2
Sublimace jódu
Pomůcky: kádinka, hodinové sklo se studenou vodou, azbestová síťka, trojnožka, kahan,
sirky, lžička
Chemikálie: krystalky jódu
Postup: Do kádinky, která je položena na azbestové síťce na trojnožce, dejte několik
krystalků jódu. Misku přiklopte hodinovým sklíčkem, na které nalijte vodu na chlazení.
Opatrně zahřívejte kádinku.
Uvolňují se fialové páry, které se ochlazují. Dochází k tvorbě krystalků jódu na
hodinovém sklíčku.
Princip: Při zahřívání dochází k sublimaci – tedy k přechodu jódu z pevného do plynného
skupenství. Páry jódu jsou fialové a ochlazují se na hodinovém sklíčku, na kterém je nalita
studená voda. Vznikají opět krystalky pevného jódu.
Využití při výuce: halogeny (I2 – sublimace)
Typ pokusu: demonstrační i laboratorní – ale pod dohledem učitele
Bezpečnost: páry jódu – dráždivé; počkat do chvíle, kdy většina par bude ochlazena, až poté
odebrat hodinové sklíčko z kádinky
Časová náročnost: příprava – 10 minut, vlastní provedení – zahřívání 10 minut, poté vyčkat
cca 10 minut do ochlazení všech par, aby nedocházelo k unikání par jódu do okolí
Tipy, triky:
o na chlazení je možné také použít místo hodinového sklíčka kulatou baňku, do které
nalijeme vodu na chlazení – v tomto případě je nutné, aby baňka dobře ,,seděla“ na
kádince, po případě ji upevnit klemou ke stojanu (vyšší náročnost na pokus – časová
i materiálová)
o v případě použití hodinového sklíčka je dobré volný prostor u ústí kádinky ucpat
vatou
o na pokus stačí použít čtvrt velké lžičky krystalků jódu
o po zahřívání je dobré vyčkat cca 10 minut do ochlazení všech par, aby nedocházelo
k unikání par jódu do okolí
Video-odkazy:
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Sublimace jódu – pokus
v provedení s kulatou (chladící) baňkou, rychlý, názorný, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=NpZA79BHODM
s baňkou, rychlý)
(Sublimace
jódu,
pokus
v provedení
6.3
Reakce Fe3+ s I-
6.4
Reakce NaCl s AgNO3
6.5
Dýmovnice (NH3 + HCl)
6.6
Jodoformová reakce
6.7
Důkaz škrobu
6.8
Amylasa ve slinách
6.9
Reakce alkenů a alkanů s Br2
6.10 Alternativní pokusy - halogeny
Gumový medvídek v chlorečnanu:
http://www.experimentalchemie.de/versuch-011.htm (Gumový medvídek v chlorečnanu, pokus
rychlý, přehrávač Windows Media Player nebo Quictime Player)
http://netexperimente.de/chemie/3.html (Gummibärchenhölle - gumový medvídek v chlorečnanu,
www.netexperimente.de)
Oscilační reakce jódu:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/briggs_rauscher.wmv (Oscilace jódu
- Biggs-Rauscherova reakce, přehrávač Windows Media Player)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/Dbriggs-e.htm (Briggs-Rauscherova reakce - oscilační reakce, popisky, bez zvuku, přehrávač Real
Player)
Reakce brómu s hliníkem:
http://www.studiumchemie.cz/video.php?URL=Stepan_Micka/HlinikAbrom.wmv (Reakce bromu
s hliníkem, efektní, přehrávač Windows Media Player)
http://netexperimente.de/chemie/37.html (Aliminium und Brom - www.netexperimente.de)
7
CHALKOGENY
7.1
Vlastnosti kyseliny sírové (dehydratace – modrá skalice, cukr, filtrační papír)
Pomůcky: porcelánové misky, (třecí miska s tloučkem), kostka cukru, filtrační papír,
tyčinka, kahan, sirky
Chemikálie: pevný CuSO4·5H2O, konc. H2SO4
Postup: K rozetřenému prášku CuSO4·5H2O na porcelánové misce přikápněte několik kapek
koncentrované kyseliny sírové. Stejným způsobem proveďte pokus také s cukrem a
filtračním papírem – na velký filtrační papír napište tyčinkou namočenou do koncentrované
kyseliny sírové velkými písmeny H2SO4. Ve výšce 30 – 40 cm nad plamenem kahanu nápis
vyvolejte.
Princip: Kyselina sírová má dehydratační vlastnosti – dokáže dehydratovat látky, v nichž je
voda obsažena – jejím účinkem se barva modrá skalice změní na bílou, cukr zčerná a
filtrační papír také zčerná.
Kyselina sírová odnímá látkám vodík a kyslík v poměru 2:1 (v poměru vody –
H2O) – v případě celulosy dojde k odejmutí 11 molekul vod a zbyde pouze uhlík.
2SO 4
C12 H 22 O11 H
→11H 2 O + 12C
Využití: chalkogeny (H2SO4 – dehydratační vlastnosti)
Bezpečnost: konc. H2SO4 – žíravá, nepotřísnit se – žáci nesmí pracovat s koncentrovanými
roztoky kyselin
Tipy, triky:
o cukr zčerná za chvíli, ovšem zbělání modré skalice trvá asi 2 minuty, v případě
filtračního papíru dochází ke zhnědnutí ihned po napsání, po vyvolání nad kahanem
se ještě prohloubí černé zbarvení
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=R-kiyIg2xHo&feature=related (Dehydratační účinky kyseliny
sírové, bez zvuku, 3 vzorky, názorné)
http://www.youtube.com/watch?v=rOowgw9N2YQ (Dehydratace cukru kyselinou sírovou –
práškový cukr, s hudebním doprovodem)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/Dsugar_coal-d.htm (Dehydratace cukru (krystal) konc.kyselinou sírovou, video názorné, delší,
přehrávač Real Player)
http://www.youtube.com/watch?v=aauEbHXuFgY (Elementary productions: Dehydration of
Sugar by H2SO4, anglicky – s popisky)
7.2
Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace
7.3
Alternativní pokusy - chalkogeny
Pokus se S (pouze video):
http://www.chem-toddler.com/molecular-structure/plastic-sulfur.html (Plastic Sulfur - video
názorné, vysvětlení pod videem v angličtině, s hudebním doprovodem)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, Plastická síra, přehrávač Windows Media
Player)
http://www.dnatube.com/video/4880/Allotrope-of-sulphur (Allotrope of sulphur, anglická stránka
- video hezké, použití hodinového sklíčka, s mluvením v angličtině)
http://www.slideshare.net/johnwest/plastic-sulphur (Plastic Sulphur, není video, ale obrázky)
8
PENTELY
8.1
Amoniaková fontána
Pomůcky: baňka s kulatým dnem (500 ml), klema, kahan, sirky, indikátorové papírky, zátka
s trubicí, vana (kádinka – 1000 ml) s vodou
Chemikálie: konc. NH3, indikátor (fenolftalein, thymolftalein)
Postup: Do silnostěnné baňky s kulatým dnem nalijte 2 ml koncentrovaného roztoku
amoniaku. Opatrně zahřívejte baňku nad plamenem, až se celá naplní plynným amoniakem.
Přítomnost amoniaku u hrdla baňky můžete ověřit navlhčeným indikátorovým papírkem.
Baňku uzavřete zátkou s trubicí na konci zúženou, která sahá do baňky. Druhým koncem
ponořte trubici do kádinky s vodou, do které jste přidali několik kapek fenolftaleinu
(thymolftaleinu).
Voda je nasávána do baňky, kde dochází k intenzivnímu rozpouštění amoniaku ve
vodě. Roztok v baňce se barví fialově – v případě fenolftaleinu (modře v případě
thymolftaleinu).
Princip: Amoniak se rozpouští ve vodě, čímž dochází k vytvoření podtlaku. Následně se
nasává voda do baňky.
NH 3 + H 2 O → NH +4 + OH −
Přidaný fenolftalein (po případě thymolftalein) způsobuje fialové (respektive
modré) zbarvení roztoku uvnitř baňky, jelikož amoniak se chová jako zásada.
Využití: pentely (amoniak – zásadité vlastnosti)
Typ pokusu: demonstrační (laboratorní – pod dohledem učitele a použít digestoř)
Bezpečnost: 25% roztok amoniaku je žíravina, velmi zapáchá – lepší by bylo tento pokus
provádět v digestoři, nebo ve větrané místnosti – žáci nesmí pracovat s koncentrovanými
roztoky zásad
Tipy, triky:
o lze použít i menší kulatou baňku – ale pokus bude mít menší efekt
o pro pokus je nutné použít suchou baňku zvenku – uvnitř může být mokrá
o při dostatečně dlouhé trubičce možno použít i velkou kádinku (1000 ml)
o důležité je, aby zátka dobře těsnila
o amoniak se velmi rychle převede z kapalného skupenství do plynného, tento děj
v případě koncentrovaného roztoku amoniaku trvá asi 3 minuty
o nasátí vody z vany do kulaté baňky chvilku trvá (asi půl minuty) – předem tedy
nepanikařit, že se pokus nepovedl
o velmi hezké je použití indikátoru thymolftaleinu místo fenolftaleinu (netradiční
modré zbarvení)
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=pG0lVAmSmeU (Rozpouštění amoniaku ve vodě – velmi
hezké video, názorné, bez zvuku)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy III, pokus Fialová fontána – bez
zahřívání, použit indikátor fenolftalein, bez zvuku, přehrávač Windows Media Player)
8.2
Dýmovnice (NH3 + HCl)
Pomůcky: dva větší válce
Chemikálie: konc. NH3, konc. HCl
Postup: Do jednoho válce nalijte asi 1 ml koncentrovaného roztoku amoniaku, do druhého
1 ml koncentrovaného roztoku kyseliny chlorovodíkové. Poté přibližte ústí obou válců
k sobě.
Pozorujte vznik bílého dýmu.
Princip: Koncentrovaný roztok amoniaku i kyseliny chlorovodíkové jsou velmi těkavé látky,
které spolu reagují za vzniku salmiaku, který pozorujeme ve formě bílého dýmu.
NH 3 + HCl → NH 4 Cl
Využití: acidobazické reakce – neutralizace, halogeny (HCl), sloučeniny dusíku (salmiak –
chlorid amonný)
Bezpečnost: pokus nejlépe provádět v digestoři – pokud není k dispozici raději použít přímo
láhve – oba dva roztoky jsou žíraviny, konc. NH3 silně zapáchá – žáci nesmí pracovat
s koncentrovanými roztoky kyselin a zásad
Tipy, triky:
o ve válcích u ústí je také možné nejprve navlhčeným indikátorovým papírkem zjistit
acidobazickou reakci obou látek – a tím dokázat těkání
o pokus lze provést i přímo z lahví – přiklonit k sobě ústí lahví, není poté potřeba
špinit válce – v otevřené místnosti lepší, konc. NH3 zapáchá
Video-odkazy:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Dým z prázdných sklenic – pokus
místo ve válcích proveden v kádinkách, které jsou přiklopeny do sebe, přehrávač Windows Media
Player)
http://youtu.be/pBfQbhWGyFU (Chlorid amonný vzniklý slučováním par chlorovodíku a
amoniaku, se zvukem)
8.3
Důkaz aromatických aminokyselin (xanthoproteinová reakce)
8.4
Alternativní pokusy - pentely
Pokusy s tekutým dusíkem:
http://www.chem-toddler.com/thermochemistry/banana-hammer.html (Banana Hammer - pokusy
s tekutým dusíkem, názorné, efektní, s hudebním doprovodem, vysvětlení pod videem v angličtině)
http://www.chem-toddler.com/thermochemistry/liquid-nitrogen.html (Liquid Nitrogen - pokus s
tekutým dusíkem – vznik mlhy, zajímavé, ale dlouhé)
Peklo ve zkumavce:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Jan_Brizdala/Peklo_ve_zkumavce.wmv (Peklo ve
zkumavce - dusičnan draselný + uhlí + síra, přehrávač Windows Media Player)
9
TETRELY
9.1
Důkaz uhličitanů
Pomůcky: zkumavky nebo Petriho misky, (stojan na zkumavky), kapátko, špejle, sirky
2−
Chemikálie: zř. HCl, CO 3 – různé druhy (vápenec, mramor, dlaždičky, perla, ulita, malta,
kotelní kámen, NaHCO3 – jedlá soda)
Postup: Do zkumavky nebo na Petriho misku dejte kousek látky obsahující uhličitan –
vápenec, kousek dlaždičky, maltu, jedlou sodu apod. – a přikápněte na ně zředěnou kyselinu
chlorovodíkovou.
Po přikápnutí jde slyšet šumění – ve zkumavce lze provést důkaz oxidu uhličitého.
Přiložte hořící špejli do zkumavky – špejle zhasne.
Princip: Uhličitany reagují s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku oxidu uhličitého a vody.
Oxid uhličitý můžeme dokázat hořící špejlí, která zhasne – CO2 nepodporuje hoření.
CO 32 − + 2HCl → 2Cl − + CO 2 ↑ + H 2 O
Využití: tetrely (důkaz uhličitanů)
Bezpečnost: zř. HCl je dráždivá – dát pozor, aby se jí případně žáci nepotřísnili, v případě
většího kusu materiálu (mramor, dlaždičky) dbát, aby po sobě žáci neházeli vzorky
Tipy, triky:
o pro srovnání je možno použít i třeba jiný nerost či horninu, které neobsahují uhličitan
o lépe použít i netradiční materiály (dlaždičky, maltu, ulitu), aby si žáci uvědomili, kde
všude se uhličitany nacházejí
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=1olHaLBnqvY&feature=related (CaCO3 + HCl, s vysvětlením
v angličtině, velmi hezké, názorné video)
http://www.youtube.com/watch?v=bOXyC4kWwd0 (CaCO3 + HCl, s vysvětlením v polštině –
podobné jako předchozí)
9.2
Chemikova zahrádka
Pomůcky: kádinka (200 ml), kopistka, hodinové sklo
Chemikálie: vodní sklo (vodný roztok Na2SiO3, 34 – 38 %), krystalky příslušných solí:
(sírany nebo chloridy) – Ni2+, Fe2+, Fe3+, Cu2+, Mn2+, Zn2+, Co2+ a (dusičnan) Pb2+
Postup: Roztok vodního skla zřeďte v kádince dvojnásobným objemem vody – tedy
v poměru 1:2. Na dno kádinky s roztokem vodního skla vpravte krystalky solí těžkých kovů
tak, aby se vzájemně nedotýkaly – pomocí kopistky. Můžete použít krystalky síranu nebo
chloridu: nikelnatého (v roztoku vodního skla zelená barva), železnatého (tyrkysová),
železitého (oranžová), měďnatého (modrá), manganatého (růžová), zinečnatého (bílá),
kobaltnatého (modrá) a dusičnanu olovnatého (bílá). Kádinku poté zakryjte hodinovým
sklem.
Za chvíli se objeví první rostoucí krystaly různých barev.
Princip: Reakcí kationtů kovů s křemičitanem sodným (vodní sklo) vznikají příslušné
křemičitany těchto kovů.
2M n + + nNa 2 SiO 3 → M 2 (SiO 3 ) n + 2nNa +
Využití: tetrely (křemík – křemičitany), d-prvky
Bezpečnost: zamezit styku vodního skla s kůží, očima – v případě posílání po třídě dát
pozor, aby se žáci nepolili
Časová náročnost: příprava – 10 minut, vlastní provedení – 10 – 15 minut
Tipy, triky:
o některé krystaly začnou růst ihned (železité), některé rostou později – vhodné by
bylo pokus začít, nechat krystaly růst (mezitím pokračovat jinou aktivitou) a po
20 minutách či na konci hodiny se k pokusu vrátit
o ve chvíli, kdy krystaly jsou již vyvinuté, je dobré s kádinkou nehýbat – krystaly by
se mohly ulámat
o pokus je možné také provést ve sklenici od okurek, marmelády (bez etiket) –
krystaly se někdy nalepí na dno a kádinka jde pak hůře umýt
Video-odkazy:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Chemikova zahrádka – naleznete 2
varianty pokusu, názorné, přehrávač Windows Media Player)
9.3
Močovina
9.4
Aktivní uhlí a červené víno
10 TRIELY
10.1 Vlastnosti kyseliny borité
Pomůcky: 2 porcelánové misky, sirky, odměrný válec (10 ml), lžička
Chemikálie: methanol, ethanol, konc. H2SO4, pevná H3BO3
Postup: Do porcelánové misky nalijte 5 ml alkoholu – do jedné methanol, do druhé ethanol.
Poté přidejte malou lžičku kyseliny borité a 3-5 kapek koncentrované kyseliny sírové. Směs
zapalte.
V případě methanolu se objeví zelené zbarvení – ihned. V případě ethanolu se
zelené zbarvení objevuje až po chvíli.
Princip: Ve směsi v porcelánové misce s methanolem probíhá reakce vzniku trimethylesteru
kyseliny borité (trimethyl-borátu), který je velmi těkavý – po zapálení hoří ihned zeleným
plamenem. Reakce vzniku trimethylesteru kyseliny borité je katalyzována koncentrovanou
kyselinou sírovou – tedy H+. Zároveň koncentrovaná kyselina sírová díky svým
dehydratačním účinkům odnímá vznikající vodu, čímž posunuje rovnováhu reakce směrem
doprava – k produktům.
+
H
H 3 BO 3 + 3CH 3 OH →
B(OCH 3 ) 3 + 3H 2 O
Ve druhém případě v porcelánové misce s ethanolem dochází ke stejné reakci –
tedy ke vzniku triethylesteru kyseliny borité (triethyl-borátu) – reakce je opět katalyzována
koncentrovanou H2SO4 (tedy H+). V tomto případě není zbarvení plamene ovšem tak
intenzivní, jelikož tento produkt není tak těkavý jako trimethyl-borát kvůli delšímu
uhlovodíkovému zbytku. Zbarvení plamene je zpočátku pouze žluté, později přechází
v zelenou barvu plamene.
+
H
H 3 BO 3 + 3CH 3 CH 2 OH →
B(OCH 2 CH 3 ) 3 + 3H 2 O
Využití: triely (kyselina boritá – barvení plamene), kyslíkaté deriváty – alkoholy (methanol,
ethanol – těkavost), karboxylové kyseliny – esterifikace (vznik esterů – zde anorganická
kyselina s alkoholem)
Bezpečnost: methanol – toxický – dávat pozor, aby se žáci nenapili, nechtěli ho ochutnat –
methanol řazen mezi zvláště nebezpečné jedy; konc. H2SO4 – žíravina (nepotřísnit se) – žáci
nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky kyselin
Tipy, triky:
o rozdílná dostupnost methanolu na školách – v případě, že na škole není – využijte
video-odkazů – první video velmi hezky zpracované
o pokus by šel provést pouze s methanolem, ale pro ukázání rozdílných vlastností je
lepší srovnání methanolu a ethanolu
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=NSVI49fwsWg&feature=related (Gymnázium Špitálská – pokus
Zelený plamen – pokus s methanolem, s vysvětlením, názorný)
http://www.chem-toddler.com/atomic-structure/borate-flame.html (Borate Flame - pokus v
trošku jiném provedení než výše uvedený postup, ale velmi efektní, s hudebním doprovodem)
Vlastnosti kys. borité – pokus proveden s ethanolem, v jiném (složitějším) schématu, názorný)
10.2 Alternativní pokusy - triely
Reakce brómu s hliníkem:
http://www.studiumchemie.cz/video.php?URL=Stepan_Micka/HlinikAbrom.wmv (Reakce bromu
s hliníkem, efektní pokus, přehrávač Windows Media Palyer)
http://netexperimente.de/chemie/37.html (Aluminium und Brom, www.netexperimente.de)
11 KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN A ALKALICKÉ KOVY
11.1 Reakce Na s vodou
Pomůcky: skleněná vana s vodou, filtrační papír, nůž, pinzeta
Chemikálie: fenolftalein (thymolftalein), sodík
Postup: Do skleněné vany, naplněné do poloviny vodou, přidejte několik kapek roztoku
fenolftaleinu (popřípadě jiného indikátoru – thymolftalein). Ze zásobní láhve odeberte
krychličku sodíku (asi 0,3 cm3 – velikost hrachu) a očištěnou ji vhoďte do vody ve vaně.
Pozorujeme reakci sodíku s vodou a vznik fialového (respektive modrého)
zbarvení.
Princip: Sodík reaguje s vodou za vzniku hydroxidu sodného a vodíku. Hydroxid sodný
dokážeme acidobazickým indikátorem (fenolftalein, thymolftalein).
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑
Využití: redoxní reakce, alkalické kovy (sodík – reaktivita, hydroxidy)
Bezpečnost: pozor – sodík velmi reaktivní, použít raději menší kousek (aby nedošlo k
,,výbuchu“)
Tipy, triky:
o pro efektní pokus stačí použít velmi malé množství, sodík ,,rejdí“ po hladině velmi
intenzivně
o pro větší zajímavost sodík dát do lodičky z papíru (více zaujme žáky – pokus
připodobnit k Titanicu – viz odkaz – třetí video)
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=36PY8T6C9xY&feature=related (G Špitálská, Sodík a draslík
– srovnání reaktivity Na a K, velmi hezké)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Sodík vs. draslík, reakce obou dvou
kovů na Petriho miskách, přehrávač Windows Media Player)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/pokus%20JP/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus Titanik, uspořádání – sodík v lodičce,
http://www.youtube.com/watch?v=QAiks6uz0Gs&feature=player_embedded
s vodou – klasické video)
(Reakce
sodíku
http://www.youtube.com/watch?v=1-GEWL2kOOM (Reakce sodíku s vodou, velmi hezké, delší
video)
http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=videa&id=23 (Reakce sodíku s vodou a kyselinou sírovou,
s vysvětlením v češtině, Chemické pokusy – Chemie.gfxs.cz)
11.2 Barvení plamene
Pomůcky: porcelánové misky (3 + 3), lžička, sirky
Chemikálie: ethanol, LiNO3, NaNO3, KNO3, CaCl2, SrCl2, BaCl2
Postup: Připravte si porcelánové misky (3 na alkalické kovy, 3 na kovy alkalických zemin).
Do porcelánových misek nalijte 5 – 10 ml ethanolu a zapalte. Přisypte půl velké lžičky
připravené soli: dusičnan lithný, dusičnan sodný a dusičnan draselný v případě alkalických
kovů; chlorid vápenatý, chlorid strontnatý a chlorid barnatý v případě kovů alkalických
zemin.
Princip: Kationty příslušných kovů barví charakteristicky plamen:
Li+ - karmínově červená
Na+ - žlutá
K+ - fialová
Ca2+ - cihlově červená
Sr2+ - karmínově červená
Ba2+ - zelená
Využití: alkalické kovy, kovy alkalických zemin (barvení plamene)
Bezpečnost: ethanol – pozor, aby žáci nezkoušeli ochutnávat, sloučeniny Ba 2+ –
klasifikovány jako jedy
Tipy, triky:
o v tomto provedení pokusu – vhození půl lžičky příslušné soli kovu do hořícího
ethanolu – jdou téměř všechny kationty kovů hezky vidět (až na Ca2+) – velmi hezky
jde vidět obzvláště K+
o pokus lze provést také pouze na platinovém drátku přímo v plameni, ale některé
kationty jdou hůře vidět (K+, Ca2+)
o horší je možná dostupnost látek ve škole (hlavně v případě Li+ a Sr2+) – v tomto
případě možno využít odkazů na videa níže uvedená
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=CvVpkViT960 (Plamenová zkouška – alkalické kovy – Li+,
Na+, K+, foukány do plamene – hezky pozorovatelné)
http://www.youtube.com/watch?v=kPq6ykCCmwk&feature=related (Plamenová zkouška – kovy
alkalických zemin – Ca2+, Sr2+, Ba2+, foukány do plamene)
Plamenové zkoušky – pro kationty alkalických kovů i kovů alkalických zemin, některé barvy
hezké, některé vidět nejdou)
11.3 Chemické jojo
11.4 Důkaz acetylenu
11.5 Reakce kyseliny šťavelové
11.6 Reakce kyseliny se zásadou – neutralizace
11.7 Vlastnosti mýdla
11.8 Alternativní pokusy – kovy alkalických zemin a alkalické kovy
Hoření hořčíku:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Jan_Brizdala/Horeni_horciku.wmv (Hoření
hořčíku, pokus rychlý, přehrávač Windows Media Player)
12 PŘECHODNÉ PRVKY
12.1 Sopka
Pomůcky: filtrační papír, trojnožka, azbestová síťka, lžička, kahan, sirky
Chemikálie: pevný (NH4)2Cr2O7
Postup: Na filtrační papír si připravte trojnožku s azbestovou síťkou. Na azbestovou síťku
nasypte 2 velké lžičky (pro efekt stačí i 1,5 velké lžičky) dichromanu amonného do tvaru
kužele. Poté dichroman amonný zahřívejte plamenem kahanu umístěným pod středem
kuželu.
Po chvíli (1 – 2 minuty po začátku zahřívání) dojde k exotermické reakci – k
,,soptění“ popele, změní se i barva z oranžové na tmavě zelenou.
Princip: Při zahřívání dochází k exotermické reakci – tepelnému rozkladu dichromanu
amonného na oxid chromitý, dusík a vodu. Změna zbarvení je dána přeměnou oranžového
dichromanu amonného na tmavě zelený oxid chromitý.
t
(NH 4 ) 2 Cr2 O 7 
→
Cr2 O 3 + N 2 + 4H 2 O
Využití: exotermické reakce – chemický děj, termochemie; d-prvky (sloučeniny chromu –
dichromany)
Typ pokusu: demonstrační
Bezpečnost: K2Cr2O7 – vysoce toxický – žáci by s ním neměli vůbec pracovat; snažit se o co
nejmenší kontakt, pokus provádět ve větrané místnosti
Tipy, triky:
o vlastní trvání ,,sopky“ je velmi krátké – asi 1 minuta
o pokus je velmi hezký, názorný (z hlediska změny zbarvení) – ale velmi pracný na
úklid, úklid zabere asi 5 až 10 minut
o z hlediska úklidu je vhodné si vzít co největší filtrační papír, z něho se vzniklý oxid
chromitý hezky sesype – částečky oxidu chromitého (popílek) létá do vzdálenosti asi
1 m od místa pokusu
o ještě lepší je vzít co možná největší kádinku a sopku přiklopit kádinkou, tím se úklid
naprosto zjednoduší
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=SbXC3qAB6F8&feature=related (Chemical volcano - zahřátí
kahanem, na začátku vysvětlení, s hudebním doprovodem)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy III, pokus Dichromanová sopka –
zapálení špejlí, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=Kg-jNwjKaEE&feature=related (Sopka – zapálení špejlí, bez
zvuku)
12.2 Důkaz Fe2+ a Fe3+
Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky, (kapátka)
Chemikálie: roztoky Fe2+ a Fe3+ (sírany), 10% NaOH, žlutá krevní sůl (hexakynoželeznatan
tetradraselný)
K4[FeII(CN)6],
červená
krevní
sůl
(hexakyanoželezitan
tridraselný)
K3[FeIII(CN)6], roztok KSCN, roztok 1,10-fenanthrolinu, roztok kyseliny salicylové
Postup: Do 4 zkumavek nalijte 2 ml síranu železnatého. Do první zkumavky přikápněte
roztok NaOH, do druhé přidejte roztok červené krevní soli a do třetí přilijte roztok
1,10-fenanthrolinu. Poslední čtvrtou zkumavku nechejte jako kontrolní.
V první zkumavce se vytvoří zelenošedá sraženina, ve druhé vzniká tmavě modrá
sraženina a ve třetí zkumavce se objeví intenzivní červené zbarvení roztoku. Poslední
zkumavka je bezbarvá, nebo slabě zeleně zbarvená.
2 ml roztoku síranu železitého nalijte do 5 zkumavek. Do první zkumavky přidejte
NaOH, do druhé žlutou krevní sůl, do třetí roztok KSCN a do čtvrté roztok kyseliny
salicylové. Pátou zkumavku nechejte jako srovnávací.
V první zkumavce vzniká rezavá sraženina, ve druhé zkumavce se opět vytvoří
tmavě modrá sraženina, ve třetí zkumavce se objeví krvavě červené zbarvení roztoku a
v páté zkumavce lze pozorovat fialovou barvu roztoku. Poslední zkumavka má slabě
rezavou či oranžovou barvu.
Princip: Fe2+ i Fe3+ reagují s různými činidly za vzniku různě barevných sloučenin.
S některými vytváří sraženiny (např. s NaOH, K3[FeIII(CN)6], K4[FeII(CN)6]), s některými
činidly vytváří různě zbarvené roztoky, ve kterých se železo vyskytuje jako centrální atom
komplexní částice (např. s KSCN, 1,10-fenanthrolinem , kyselinou salicylovou).
Fe2+ jsou v roztoku bezbarvé, nebo slabě zeleně zbarvené. S NaOH reagují za
vzniku zelenošedé sraženiny, která stáním přechází na rezavou sraženinu Fe(OH) 3, jelikož
na vzduchu dochází k oxidaci. Ve druhé zkumavce došlo k reakci s červenou krevní solí za
vzniku tmavě modré sraženiny, která bývá nazývána Turnbullova modř (Pozn. – viz níže).
V poslední zkumavce reagovaly Fe2+ s 1,10-fenanthrolinem za vzniku intenzivního
červeného komplexu [Fe(phen)3], kde phen značí 1,10-fenanthrolin (bidentátní ligand).
Fe 2 + + 2 NaOH → Fe(OH) 2 ↓ +2Na +
4Fe(OH) 2 + 2H 2 O + O 2 → 4Fe(OH) 3 ↓
[
]
[
3Fe 2 + + 2K 3 Fe III (CN) |6 → Fe 3II Fe III (CN) |6
]
2
↓ +6K +
Fe 2 + + 3 phen → [Fe (phen) 3 ]
2+
N
2+
Fe
N
2+
+3
Fe
N
N
3
Fe3+ v roztoku bývají většinou slabě rezavé či slabě oranžové. S NaOH poskytují
rezavou sraženinu hydroxidu železitého. Ve druhé zkumavce se vytvořila tmavě modrá
sraženina – berlínské modři (Pozn. – viz níže). V další zkumavce vzniká krvavě zbarvený
roztok komplexní částice [Fe(SCN)6]3-. V poslední zkumavce vzniká komplex Fe3+
s kyselinou salicylovou, který je charakteristický fialovým zbarvením.
Fe 3+ + 3NaOH → Fe(OH) 3 ↓ +3Na +
[
]
[
II
4Fe 3+ + 3K 4 Fe II (CN) |6 → Fe III
4 Fe (CN) |6
]
3
↓ +12K +
Fe 3+ + 6KSCN → [Fe (SCN) |6 ] + 6K +
3−
O
OH
O
OH
3+
-
O
3+
Fe 3+
+
Fe 3+
-
O
+
+
2H
Využití: komplexotvorné reakce, d-prvky (železo – důkaz Fe2+ a Fe3+ – různé barvy
sloučenin)
Bezpečnost: dbát na to, aby se žáci nenapili roztoků – 10% roztok NaOH – žíravina, žáci
nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky zásad
Tipy, triky:
o velmi efektní pokus – hodně barviček
o Pozn. – berlínská a Turnbullova modř: dříve byla sraženina vznikající reakcí Fe3+ s
[
]
III
II
K4[FeII(CN)6] nazývána berlínská modř (složení Fe 4 Fe (CN) |6 3 ), sraženina
vzniklá reakcí Fe2+ s K3[FeIII(CN)6] se nazývala Turnbullova modř (složení:
[
]
Fe 3II Fe III (CN) |6 2 ), dříve se uvažovalo, že se jedná o dvě různé sloučeniny; analýzou
obou dvou sloučenin bylo zjištěno, že se jedná o jednu a tu samou látku –
předpokládá se, že FeII se taktéž komplexuje a dochází ke vzniku stejné molekuly
[
]
III
II
v obou dvou případech – K{Fe Fe (CN) |6 }, která se označuje jako berlínská modř
(dnes se tedy předpokládá, že obě dvě sloučeniny mají stejné složení)
[
Fe 2 + + Fe III (CN) |6
[
]
3−
Fe 3+ + K + + Fe II (CN) |6
[
→ Fe 3+ + Fe II (CN) |6
]
4−
[
]
4−
→ K{Fe III Fe II (CN) |6
]}
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/dukaz_Fe2.wmv (Důkaz Fe(2+),
video se zvukem)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/dukaz_Fe3.wmv (Důkaz Fe(3+),
video se zvukem)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy I, pokus ,,Filmová krev“ – pouze důkaz
Fe3+ pomocí KSCN, provedení efektní – jako ve filmu, bez zvuku, přehrávač Windows Media
Player)
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Difúze manganistanu
draselného – na závěr zkumavkové pokusy – důkaz Fe3+ pomocí KSCN a žluté krevní soli (čas
videa 1:25), přehrávač Windows Media Player)
12.3 Různé barvy Mn
Pomůcky: 4 zkumavky, stojan na zkumavky, (kapátka)
Chemikálie: zř. KMnO4 (1%), 10% KOH, 5% Na2S2O3, zř. H2SO4 (10%)
Postup: Připravte si zředěný roztok manganistanu draselného. Roztok rozdělte do 4
zkumavek. Do první zkumavky přidejte asi 1 ml roztoku KOH a 1 ml Na 2S2O3. Do druhé
zkumavky přidejte pouze 1 ml Na2S2O3. Do třetí zkumavky ke zředěnému roztoku KMnO4
přidejte 1 ml zředěné kyseliny sírové (okyselení roztoku), a poté přilijte 1 ml Na2S2O3.
Poslední čtvrtou zkumavku nechejte pouze jako srovnávací.
V první zkumavce se fialové zbarvení změní na tmavě zelené, ve druhé zkumavce
se vytvoří hnědé zbarvení a v poslední zkumavce dojde k odbarvení fialového roztoku na
průhledný roztok (po případě světle zakalený).
Princip: Manganistan draselný je silné oxidační činidlo, které se redukuje na různé oxidační
stavy Mn v závislosti na prostředí. V reakci vystupuje jako redukční činidlo – látka, která se
oxiduje – Na2S2O3.
V zásaditém prostředí (KOH) se manganistan draselný redukuje na MnVI – K2MnO4
(manganan draselný), který je charakteristický tmavě zeleným zbarvením.
8KMnO 4 + Na 2 S 2 O 3 + 10KOH → 8K 2 MnO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 5H 2 O
V neutrálním prostředí – byla použita voda – se manganistan draselný redukuje na
MnIV – MnO2 (oxid managničitý, burel), který má hnědé zbarvení.
8KMnO 4 + 3Na 2 S 2 O 3 + H 2 O → 8MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 3K 2 SO 4 + 2KOH
V kyselém prostředí – byla použita kyselina sírová – se manganistan redukuje na
MnII – Mn2+ (manganaté kationty), které jsou v roztoku bezbarvé nebo slabě růžové.
8KMnO 4 + 5 Na 2 S 2 O 3 + 7 H 2 SO 4 → 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 4 + 7 H 2 O
Využití: redoxní reakce, d-prvky (mangan – oxidační vlastnosti KMnO4)
Bezpečnost: 1% KMnO4 – zdraví škodlivý, 10% KOH – dráždivý a žíravý, v případě
KMnO4 dát pozor na potřísnění – zůstávají hnědé fleky na rukou a oděvu, KOH i H2SO4 –
žíraviny – žáci nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky kyselin a zásad
Tipy, triky:
o všechny barvy jsou hezky viditelné ihned po provedení pokusu – (hlavně tmavě
zelená – postupně se přeměňuje na hnědou – K2MnO4 disproporcionuje na oxid
manganičitý a manganistan draselný), hnědá barva MnO2 jde vidět po dobu celého
pokusu, bezbarvý roztok v případě redukce manganistanu draselného v H+ – setrvává
taktéž jen chvilku, poté se zakaluje
o na pokus lze použít zředěné roztoky daných reaktantů
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/ruzne_barvy_Mn.wmv
barvy Mn, video se zvukem)
(Různé
12.4 Komplexní sloučeniny Cu
12.5 Reakce Fe3+ s I12.6 Vytěsňování mědi železem
12.7 Reakce NaCl s AgNO3
12.8 Chemikova zahrádka
12.9 Reakce alkanů a alkenů s KMnO4
12.10 Oxidace alkoholů dichromanem
12.11 Oxidace alkoholů manganistanem
12.12 Oxidace toluenu KMnO4
12.13 Reakce s Fehlingovým a Tollensovým činidlem
12.14 Močovina
12.15 Rovnováha chroman – dichroman
12.16 Důkaz redukujících cukrů
12.17 Důkaz peptidové vazby (Biuretová reakce)
12.18 Redukční účinky vitamínu C (kyseliny askorbové)
12.19 Důkaz vitamínu C
12.20 Alternativní pokusy – přechodné prvky
Pokus s Co:
http://www.chem-toddler.com/chemical-equilibrium/coii-concentration.html (Co(II) Concentration
- pokus názorný, rychlý, s vysvětlením pod videem v angličtině, bez zvuku)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/CoCl2_hydrat.wmv
(Význam
chloridu kobaltnatého v silikagelu – názorné video, přehrávač Windows Media Player)
Komplexy Ni:
http://www.chem-toddler.com/complexes/nickel-complexes.html (Nickel Complexes - pokus spíše
na puštění na videu, velmi efektní, vysvětlení formou titulků, s hudebním doprovodem)
Stříbro a zlato z mědi:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DCoin-d.htm (Stříbro a zlato z mědi, názorné video, bez mluvení, přehrávač Real Player)
http://netexperimente.de/chemie/27.html (Silber und Gold - Stříbro a zlato - ,,výroba“ z mědi,
www.netexperiemente.de)
13 ALKANY A CYKLOALKANY
13.1 Chemické jojo
Pomůcky: vyšší zkumavka, držák na zkumavku, filtrační papír, nůž, pinzeta
Chemikálie:
voda,
alkan
(hexan,
benzin),
acidobazický
indikátor
(fenolftalein,
thymolftalein), sodík
Postup: Do vyšší zkumavky nalijte 3 ml vody a 3 ml hexanu nebo benzinu. Přidejte pár
kapek indikátoru a opatrně promíchejte. Zkumavku držte v držáku v bezpečné vzdálenosti.
Poté do zkumavky vhoďte ukrojený kousek sodíku o velikosti hrany 2 mm.
Pozorujte ,,jojo“ efekt – sodík kmitá mezi rozhraním dvou fází a hladinou hexanu.
Dochází také ke změně zbarvení spodní části.
Princip: Hexan je nepolární rozpouštědlo s malou hustotou, naopak voda je polární
rozpouštědlo – hexan je lehčí než voda, proto se drží nad vodou – vytvoří se rozhraní mezi
dvěma fázemi. Po vhození kousku sodíku dojde k tomu, že sodík klesá až k rozhraní, kde
dojde k reakci sodíku s vodou – vzniká hydroxid sodný a vodík. Hydroxid sodný způsobí
změnu zbarvení acidobazického indikátoru (zásadité prostředí) a vodík způsobí nadnášení
sodíku k hladině hexanu. Po vyprchání bublinek vodíku, sodík opět klesá k rozhraní a celý
proces se opakuje.
2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑
Využití: alkalické kovy (sodík – inovace pokusů se sodíkem), alkany (nepolární
rozpouštědla)
Bezpečnost: hexan či benzin – zapáchají, použít malý kousek sodíku
Tipy, triky:
o místo hexanu lze použít benzin (lékařský benzin) – hexan není až tak dostupný
o nejlepší je použít jako acidobazický indikátor fenolftalein nebo thymolftalein, mají
nejvýraznější změnu barvy (z bezbarvé na růžovou, respektive modrou), na příklad
v případě methylčerveně barevný přechod není až tak dobře pozorovatelný
(žlutooranžová na žlutou)
o po přidání indikátoru je dobré chvíli počkat, než se veškerý indikátor dostane do
spodní fáze – vody, nebo přidat indikátor přímo do vody a až poté přidat nepolární
rozpouštědlo
o na pokus stačí použít velmi malý kousek sodíku – pokus vydrží běžet asi minutu
Video-odkazy:
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy III, Skákající sodík, použit fenolftalein,
http://www.eurogymnazia.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=80&Itemid=60
(Efektivní Učení Reformou Oblastí gymnaziálního vzdělávání, Chemie – jeden z pokusů, Sodík –
chemické jojo, nutno stáhnout – otevře se v Windows Media Playeru, uspořádání – isooktan,
thymloftalein)
13.3 Reakce alkenů a alkanů s Br2
13.4 Alternativní pokusy – alkany a cykloalkany
Pokus s butanem:
http://www.youtube.com/watch?v=sBsjKAAuTsM (Pokus s propan-butanem, hezké video, vícero
pokusů s butanem – možnost pustit jen video, s titulky, se zvukovým doprovodem)
Butan pod tlakem:
http://www.youtube.com/watch?v=bJ9Jhm-0ha0 (www.netexperimente.de – Butan pod tlakem –
zkapalnění – pouze video, nikoliv proveditelný pokus)
Bromace hexanu:
http://www.youtube.com/watch?v=Jk3ozL74dEs&feature=related (Bromace hexanu – moc hezké,
není proveditelný ve škole, pouze video)
14 ALKENY A ALKADIENY
Chemikálie: alkan (hexan), alken (cyklohexen), 1% KMnO4
Postup: Do jedné zkumavky nalijte asi 3 ml alkanu (hexan) a do druhé 3 ml alkenu
(cyklohexen). Poté přikápněte několik kapek roztoku manganistanu draselného.
V případě alkenu lze pozorovat barevnou změnu – fialový roztok manganistanu
draselného se zbarví do hněda.
Princip: Alkan (hexan) s manganistanem draselným nereagoval – alkany jsou málo
reaktivní. Manganistan draselný – jakožto oxidační činidlo – s alkany nereaguje, nemá se
zde co oxidovat. Naopak – dojde k oddělení dvou fází – nepolární složky alkanu, která je
nahoře, a polární složky vodného roztoku manganistanu draselného, který je dole.
CH3
KMnO4
H3C
Alken (cyklohexen) s manganistanem draselným reaguje – dochází k barevné změně
z fialové na hnědou. Ve zkumavce totiž proběhla redukce manganistanu draselného na
MnO2 (mangan v oxidační čísle +IV vytváří hnědé zbarvení) a zároveň oxidace uhlíků na
dvojné vazbě – došlo ke vzniku diolu. (V tomto případě vznikají cis-dioly.)
OH
KMnO4
OH
Využití: d-prvky (Mn – oxidační vlastnosti KMnO4), alkeny (reaktivita – oxidace na dvojné
vazbě oxidačním činidlem), alkany (žádná reaktivita v přítomnosti oxidačního činidla)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – v případě dostupnosti alkanů a alkenů)
Bezpečnost: organické látky – alkan a alken – zapáchají, hexan – zdraví škodlivý;
s manganistanem draselným pracovat opatrně (zdraví škodlivý) – způsobuje hnědé fleky
Tipy, triky:
o pokus by se dal provést pouze s alkenem, ale lepší je porovnání reaktivity alkenů
s alkany
o problematická je dostupnost alkenů na školách – možno ukázat pouze video –
odkazy níže
Video-odkazy:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DAddit_ar-d.htm (Reakce cyklohexenu a benzenu s bromem a KMnO4, pokus názorný, ve škole
neproveditelný, video hezké, bez zvuku, přehrávač Real Player)
URL=Eva_Vrzackova/reakce_alkanu_a_alkenu_s_KMnO4.wmv
s KMnO4, video se zvukem)
(Reakce
alkanů
a
alkenů
14.2 Reakce alkenů a alkanů s Br2
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, zátky, kapátko
Chemikálie: alkan (hexan), alken (cyklohexen), bromová voda (nasycený roztok Br2 ve
vodě)
Postup: Do jedné zkumavky nalijte 3 ml alkanu (hexan) a do druhé 3 ml alkenu
(cyklohexen). Poté přikápněte do obou zkumavek několik kapek bromové vody, zazátkujte
je a protřepejte je.
V případě přítomnosti alkenu dojde k odbarvení bromové vody.
Princip: Alkany (hexan) jsou nepolární látky, které jsou velmi málo reaktivní – tedy
s bromovou vodou nereagují, proto vidíme žluté či červené zbarvení bromové vody.
CH3
H3C
+
Br2
Alkeny (cyklohexen) obsahují dvojnou vazbu, která je reaktivní – může dojít ke
zrušení dvojné vazby a vytvoření jednoduché vazby. V tomto případě se Br2 aduje na
dvojnou vazbu, a tudíž dochází k odbarvení bromové vody. (V tomto případě adicí na
dvojnou vazbu vzniká trans-izomer.)
Br
+
Br2
Br
Využití: halogeny (bróm – bromová voda), alkany – (malá reaktivita – důkaz v porovnání
s alkeny), alkeny (reaktivita – důkaz dvojné vazby, adice na dvojnou vazbu)
Typ pokusu: demonstrační, (laboratorní – v případě dostupnosti alkanů a alkenů)
Bezpečnost: organické látky – alkan a alken – zapáchají, hexan – zdraví škodlivý; roztok
bromu těká, páry – dráždivé, roztok bromu – žíravina, hrozí poleptání kůže
Tipy, triky:
o dalo by se předvést pouze s alkenem (cyklohexenem) – ale lepší je porovnání
reaktivity
o v případě, že na škole není dostupný alken, jsou níže uvedena zajímavá videa
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=twqaBzpziYg&feature=related (Bromace hexenu, názorné,
rychlé)
http://www.youtube.com/watch?v=NjIuBvod2eM&feature=related (Reactivity of Alkanes and
Alkenes with bromine water, rozdíl reaktivity mezi cyklohexanem a cyklohexenem s bromovou
vodou – názorné, ale ze začátku nejde slyšet, co je co)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DAddit_ar-d.htm (Reakce cyklohexenu a benzenu s bromem a KMnO4, pokus názorný, ve škole
neproveditelný, video hezké, bez zvuku, přehrávač Real Player)
http://www2.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Oarganická chemie, pokus Důkaz dvojné vazby, spíše jen na
promítnutí, jako demonstrační pokus náročné a zdlouhavé, přehrávač Windows Media Player)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/brom_dvoj_vaz.wmv (Adice bromu
na dvojnou vazbu, přehrávač Windows Media Player)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/brom_chlor_lykopen.wmv
(Adice
bromu na dvojnou vazbu 2 – rajčatové pyré s bromovou a chlorovou vodou, 20x zrychleno,
(Odbarvení karotenu - důkaz dvojné vazby pomocí bromové a chlorové vody, podobné video jako
předešlé, Windows Media Player)
14.3 Alternativní pokusy – alkeny a alkadieny
Reakce alkenů s KMnO4 a K2Cr2O7:
http://www.youtube.com/watch?v=YtURrlP6p0I&feature=related
,,neohrabané“ ale hezky viditelné – reakce alkenu s MnO4- a Cr2O72-)
(alkene
+
OA,
trošku
15 ALKYNY
15.1 Důkaz acetylenu
Pomůcky: porcelánová miska, odměrný válec (100 ml) nebo kádinka s vodou, jar, špejle,
sirky
Chemikálie: CaC2
Postup: Do porcelánové misky vložte karbid vápníku o velikosti hrachu. Zalijte asi 100 ml
vody s jarem (po případě mýdlové vody). Když začnou na povrchu vznikat mýdlové
bubliny, přiložte k nim žhnoucí špejli.
Při přiblížení žhnoucí špejle k mýdlovým bublinám dojde k jejich zapálení.
Princip: Reakci karbidu vápníku s vodou vzniká hydroxid vápenatý a uniká acetylen (ethyn).
CaC 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + C 2 H 2 ↑
Hydroxid vápenatý můžeme dokázat acidobazickým indikátorem – fenolftaleinem.
Dojde k vytvoření fialového zbarvení roztoku.
Acetylen můžeme dokázat zapálením žhnoucí špejlí – acetylen hoří za vzniku sazí
(uhlíku), jejichž vznik můžeme pozorovat jako černý povlak na mýdlové pěně, po případě za
vzniku oxidu uhličitého a vždy vody.
2C 2 H 2 + O 2 → 4C + 2H 2 O
2C 2 H 2 + 2O 2 → 3C + CO 2 + 2H 2 O
Využití: kovy alkalických zemin (Ca – hydroxid vápenatý), alkyny (acetylen – důkaz, hoření
uhlovodíků)
Bezpečnost: stačí použít kousek (velikost hrachu) CaC2 – pokus běží velmi rychle, pozor
dávat při zapalování bublin ethynu
Tipy, triky:
o hezké je provedení pokusu s důkazem hydroxidu vápenatého pomocí fenolftaleinu –
dá se i v případě použití mýdlové vody, která po chvíli splaskne
o při zapalování bublin ethynu – zvuk praskání
o stačí použít menší kousek karbidu vápenatého, pokus běží zdařile
Video-odkazy:
http://www.youtube.com/watch?v=S1h3LRTyO1c (Hoření acetylenu, v kulaté baňce ve velkém
množství, obarvení fenolftaleinem, na konci rovnice – pokus raději provádět v menším množství)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Acetylen, popsán jinak než
v návodu výše – složitější, přehrávač Windows Media Player)
16 ARENY
16.1 Oxidace toluenu KMnO4
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, zátka, kapátko
Chemikálie: toluen, 1% KMnO4
Postup: Do zkumavky nalijte 3 ml toluenu. Přikápněte pár kapek roztoku manganistanu
draselného. Zkumavku uzavřete zátkou a protřepte.
Po chvíli se ve zkumavce objeví hnědé zbarvení.
Princip: Toluen je možno oxidovat oxidačním činidlem – manganistanem draselným – za
vzniku kyseliny benzoové. Proběhnutou reakci indukuje změna zbarvení roztoku KMnO4,
který je fialový, po redukci se vytvoří hnědé zbarvení typické pro MnO2.
CH3
COOH
KMnO4
Využití: d-prvky (mangan – oxidační vlastnosti KMnO4), areny (toluen – chemické
vlastnosti – oxidace)
Bezpečnost: roztok manganistanu draselného způsobuje hnědé fleky – lepší předejít styku
s kůží, toluen (organická látka) – zapáchá, zdraví škodlivý
Tipy, triky:
o hnědé zbarvení se objeví až po chvíli (asi až po 2 minutách) – nejprve dojde
k přechodu zbarvení na červenou
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/oxidace_toluenu_KMnO4.wmv
(Oxidace toluenu KMnO4, video se zvukem)
16.2 Sublimace naftalenu
Pomůcky: kádinka (200 ml), hodinové sklo se studenou vodou, lžička, trojnožka, azbestová
síťka, kahan, sirky
Chemikálie: naftalen
Postup: Do kádinky postavené na azbestové síťce na trojnožce nasypte 1 lžičku naftalenu.
Na kádinku položte hodinové sklíčko se studenou vodou a opatrně ji zahřívejte.
Dochází k sublimaci naftalenu – páry se ochlazují na hodinovém sklíčku, vzniká
vrstva krystalků naftalenu.
Princip: Při zahřívání dochází k sublimaci – tedy ke změně skupenství naftalenu z pevného
na plynné. Páry naftalenu jsou bílé a ochlazují se na hodinovém sklíčku, na kterém je nalita
studená voda. Vznikají opět krystalky pevného naftalenu.
Využití: areny (naftalen – sublimace)
Bezpečnost: naftalen zapáchá a je zdraví škodlivý – omezit styk s naftalenem a jeho parami
na minimum
Časová náročnost: příprava – 5 minut, vlastní provedení – 10 minut (zahřívání trvá asi 5
minut, je dobré vyčkat do ochlazení všech par – také 5 minut)
Tipy, triky:
o stačí použít jenom jednu lžičku naftalenu
o pokus lze provést v provedení s kádinkou a hodinovým sklíčkem se studenou vodou,
ústí kádinky lze ještě ucpat smotkem vaty, ve videu níže ovšem používají na chlazení
kulatou baňku nasazenou na kádinku – vypadá to lépe, ale tento způsob je náročnější
na přípravu, provedení i materiál
o po skončení zahřívání (asi 5 minut) je dobré vyčkat asi dalších 5 minut do ochlazení
všech par
o pokus velmi efektní – vznikají nádherné krystalky
Video-odkazy:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Sublimace naftalenu, přehrávač
17 HALOGENDERIVÁTY
17.1 Beilsteinova zkouška
Pomůcky: měděný drátek, kahan, sirky
Chemikálie:
halogenderiváty
(např.:
chlorbenzen,
chloroform,
tetrachlormethan),
polyethylen (PE) – nebo polypropylen (PP), polyvinylchlorid (PVC), NaCl
Postup: Měděný drátek vyžíhejte v plameni, a poté namočte do roztoku halogenderivátu
(např.: chlorbenzen, chloroform, tetrachlormethan). Měděný drátek poté vložte do nesvítivé
části plamene.
Podobně postupujte s dalšími halogenderiváty.
V dalším kroku drátek opět dobře vyžíhejte, naberte na něj kousek PE nebo PP a
vložte ho do plamene. Stejným způsobem jako u PE či PP postupujte také s PVC. Na závěr
drátek opět vyžíhejte, namočte ho do roztoku NaCl a vložte do plamene.
V případě halogenderivátů (např.: chlorbenzen, chloroform, tetrachlormethan)
pozorujeme zelené zbarvení plamene. PE plamen nebarví, naopak u PVC můžeme
pozorovat také zelené zbarvení plamene. V posledním případě – NaCl – se plamen barví
žlutě.
Princip: Beilsteinova zkouška spočívá v důkazu přítomnosti halogenů – chlóru a brómu – ve
sloučeninách prostřednictvím sloučeniny CuX2 (X = Cl, Br), která barví plamen
charakteristicky zeleným plamenem.
Plamenová zkouška v případě halogenderivátů je umožněna díky kovalentní vazbě
halogenů na uhlík. Halogen je v těchto sloučeninách těkavější, čímž ho můžeme dokázat.
Stejný princip platí i v případě důkazu halogenu v PVC (polyvinylchlorid), který
také poskytuje zelené zbarvení plamene.
PE
(polyethylen)
ve
své
molekule
neobsahuje
halogen,
tedy
plamen
charakteristicky nebarví.
V molekule NaCl je určitý podíl iontové vazby, což znamená, že zde dochází
k přesunu elektronů a ke vzniku iontů – Na+ a Cl−. Oba dva prvky dosáhnou konfigurace
vzácného plynu a jsou velmi stabilní. V tomto případě tedy nedokážeme halogen, nýbrž
žluté zbarvení plamene dokazuje přítomnost sodíku, respektive Na+.
Využití: halogenderiváty (důkaz přítomnosti halogenu), makromolekulární látky (PE, PP,
PVC – důkaz halogenu)
Bezpečnost: organické látky zapáchají, omezit styk s nimi na minimum – chlorbenzen –
zdraví škodlivý, chloroform – zdraví škodlivý, tetrachlormethan – toxický, klasifikován jako
jed
Tipy, triky:
o pokus lze provést pouze s halogenderiváty (v případě nedostatku času – například)
o hezké je srovnání barvení plamene halogenderivátů a NaCl – vysvětlení
o měděný drátek stačí namočit do jednotlivých látek na chvíli
o zbarvení plamene se neobjeví ihned, ale až po chvíli
o pokud na škole nejsou k dispozici potřebné chemikálie – 1. odkaz na video je velmi
hezký a názorný
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Pavel_Teply/beilstein.wmv
(Beilsteinova
zkouška, názorné, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=kPQ1oHZfY8E
(Beilsteinova
zkouška,
španělštině, hezky vidět zelený plamen, ale chybí, o jakou látku se jedná)
17.2 Jodoformová reakce
s popisky
ve
18 DUSÍKATÉ DERIVÁTY
18.1 Nitrocelulosa
Pomůcky: filtrační papír, tužka, štětec, špejle, sirky
Chemikálie: nasycený roztok KNO3
Postup: Na čtverec filtračního papíru nakreslete tužkou spirálu nebo jiný jednoduchý
obrazec (jedním tahem, bez kaněk, neuzavřený obrazec). Poznačte si začátek. Poté daný
útvar obtáhněte nasyceným roztokem dusičnanu draselného a nechte volně na vzduchu
uschnout. Po uschnutí k označenému místu přiložte doutnající špejli.
V místech, kde byl nanesen dusičnan draselný, lze pozorovat hoření papíru.
Princip: Nanesením nasyceného roztoku KNO3 na filtrační papír (celulosu) dojde k výměně
–OH skupin za –NO2 skupiny v celulosovém řetězci – k nitraci. Vzniklá nitrocelulosa poté
vzplane díky doutnající špejli.
Pozn.: V odkazu Internetové video-databáze chemických pokusů ZF JU – pokus Malování
ohněm – lze nalézt u tohoto pokusu jiné vysvětlení – uvádí zde, že hoření filtračního papíru
je způsobeno rozkladem dusičnanu draselného – vzniká dusitan draselný a kyslík, a proto
papír nasycený roztokem dusičnanu draselného hoří lépe než nenasycený.
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2
Využití: dusíkaté deriváty (nitrocelulosa)
Bezpečnost: dávat pozor při hoření
Časová náročnost: příprava – 5 minut, vlastní provedení – nanesení trvá asi 5 minut, poté je
potřeba nechat uschnout filtrační papír (asi 20 minut), poté asi 5 minut na dokončení pokusu
Tipy, triky:
o je potřeba nechat zaschnout filtrační papír asi 20 minut – v tomto případě je vhodné
například začít pokus na začátku hodiny, poté pokračovat jinou aktivitou, a po 20
minutách vyhodnotit pokus
Video-odkazy:
(Internetová
video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Malování ohněm, jiné
vysvětlení – rozklad dusičnanu draselného a hoření papíru díky kyslíku, přehrávač Windows Media
Player)
Alternativní odkazy - nitrocelulosa
http://www.youtube.com/watch?v=06XBpnkOsUE (Nitrocellulose, vzplanutí celulosy v celém
objemu najednou, rychlé)
http://www.youtube.com/watch?v=mijY038xfUs (Synthesis and Properties of Nitrocellulose,
pokus spíše neprovádět na škole – ukázka výroby a vlastností nitrocelulosy)
http://www.youtube.com/watch?v=csM-s5bhhSY&feature=related
(Nitration
of
Cotton,
v angličtině s titulky, hezky popsané – nitrace pomocí nitrační směsi, pouze video, pokus spíše
neproveditelný ve škole)
18.2 Alternativní pokusy – dusíkaté deriváty
Diazotace, kopulace:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/Dazo-d.htm (Diazotace a kopulace - vznik azobarviva, bez zvuku, přehrávač Real Player)
Azobarviva:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DAzo-Farb-d.htm (Azobarviva - vznik, diazotace, kopulace, bez zvuku, přehrávač Real Player)
19 KYSLÍKATÉ DERIVÁTY
19.1 Oxidace alkoholů dichromanem
Pomůcky: zkumavka (zkumavky), stojan na zkumavky, zátka, kapátko, kádinka (1000 ml)
s horkou vodou
Chemikálie: ethanol (či jiný alkohol – methanol, propan-1-ol, butan-2-ol), roztok K2Cr2O7,
zř. H2SO4
Postup: Do zkumavky nalijte 2 ml ethanolu (nebo jiného alkoholu – primárního /methanol,
propan-1-ol/, sekundárního /butan-2-ol/ či terciárního). Přidejte asi 0,5 ml dichromanu
draselného a roztok okyselte několika kapkami zředěné kyseliny sírové. Zkumavku
zazátkujte a protřepte. Poté zkumavku bez zátky položte do větší kádinky s horkou vodou
(stačí horká voda z vodovodu, či ohřátá rychlovarnou konvicí).
Po přidání kyseliny sírové můžeme pozorovat změnu zbarvení – přechod
z oranžové na zelenou barvu. Nejprve po protřepání se oranžová barva změní na
hnědozelenou, po vložení do teplé vody dojde ke změně až na zelenou.
Princip: Ethanol (potažmo další primární alkoholy /methanol, propan-1-ol/) reagují
s oxidačním činidlem – dichroman draselný – za vzniku aldehydů, potažmo karboxylových
kyselin. Při této reakci dochází k oxidaci ethanolu (či jiných primárních alkoholů /methanol,
propan-1-ol/) na příslušné produkty a k redukci K2Cr2O7 v kyselém prostředí, přičemž
redukce chrómu z oxidačního čísla +VI na oxidační číslo +III je spojena se změnou barvy –
z oranžové na zelenou. Na tomto principu dříve spočívala dechová zkouška na alkohol.
K2Cr2O7
H3C
OH
OH
K2Cr2O7
H3C
H3C
O
O
V případě použití sekundárního alkoholu (butan-2-ol) dochází k oxidaci pouze na
ketony – k další oxidaci v tomto prostředí nedochází (museli bychom použít velmi silné
oxidační činidlo).
CH3
H3C
K2Cr2O7
OH
CH3
H3C
O
Využití: d-prvky (chróm – oxidační vlastnosti dichromanu draselného), kyslíkaté deriváty –
alkoholy (oxidace)
Bezpečnost: ethanol těká, trošku zapáchá – pozor také, aby se žáci nenapili, organické látky
– zapáchají; dichroman draselný – toxický – žáci by s ním neměli pracovat
Časová náročnost: příprava – 5 minut, vlastní provedení – 5 – 10 minut
Tipy, triky:
o dobré je protřepat zkumavku po přidání dichromanu draselného a kyseliny sírové –
už po protřepání se objeví přechodné zbarvení
o možno použít na zahřátí vodní lázeň, ale je to náročnější (kádinku na trojnožce
s azbestovou síťkou zahřívat kahanem) – pokus funguje i s horkou vodou
z vodovodu – zelené zbarvení se objeví do minuty po vložení do horké vody
o pro pokus byl zvolen ethanol – je nejčastější a na většině škol je snad i dostupný –
s ostatními alkoholy pokus funguje také (methanol, propan-1-ol, butan-2-ol)
Video-odkazy:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DButanol-d.htm (Oxidace n-butanolu, s-butanolu a t-butanolu dichromanem – rozdíl reaktivity, 2
pokusy – pokus ve zkumavkách zdlouhavý, přehrávač Real Player)
URL=Eva_Vrzackova/oxidace_alkoholu_dichromanem.wmv (Oxidace alkoholů dichromanem,
video se zvukem)
19.2 Oxidace alkoholů manganistanem
Pomůcky: zkumavka (zkumavky), stojan na zkumavky, zátka, kapátko, kádinka (1000 ml)
s horkou vodou
Chemikálie: ethanol (či jiný alkohol – methanol, propan-1-ol, butan-2-ol), roztok KMnO4,
zř. H2SO4
Postup: Do zkumavky nalijte 2 ml ethanolu (nebo jiného alkoholu – primárního /methanol,
propan-1-ol/, sekundárního /butan-2-ol/ či terciárního). Přilijte asi 0,5 ml roztoku
manganistanu draselného a roztok okyselte několika kapkami zředěné kyseliny sírové.
Zkumavku zazátkujte a protřepte ji. Poté zkumavku vložte do kádinky s horkou vodou –
z vodovodu či uvařenou v rychlovarné konvici.
Po přidání kyseliny sírové můžeme pozorovat změnu zbarvení roztoku – dochází
k odbarvení fialového roztoku KMnO4. Po protřepání nejprve dojde k přechodu fialového
zbarvení na světle červené, úplné odbarvení nastane až po vložení do horké vody.
Princip: Ethanol (i další primární alkoholy /methanol, propan-1-ol/) reagují s oxidačním
činidlem – manganistan draselný – za vzniku aldehydů, potažmo karboxylových kyselin. Při
této reakci dochází k oxidaci ethanolu (či jiných primárních alkoholů /methanol,
propan-1-ol/) na již zmíněné produkty a zároveň dochází k redukci manganistanu draselného
– v prostředí kyseliny sírové se manganistan draselný redukuje z oxidačního čísla +VII na
oxidační číslo +II – manganaté kationty. Redukce manganistanu draselného je doprovázena
změnou zbarvení – fialový KMnO4 se mění na Mn2+, které jsou v roztoku bezbarvé či slabě
růžové.
KMnO4
H3C
OH
OH
KMnO4
H3C
H3C
O
O
V případě použití sekundárního alkoholu (butan-2-ol) dochází k oxidaci pouze na
ketony – k další oxidaci v tomto prostředí nedochází (museli bychom použít velmi silné
oxidační činidlo).
CH3
KMnO4
H3C
CH3
H3C
OH
O
Využití: d-prvky (mangan – oxidační vlastnosti manganistanu draselného), kyslíkaté
deriváty – alkoholy (oxidace)
Bezpečnost: ethanol těká, trochu zapáchá – dbát na to, aby se žáci nechtěli napít, organické
látky – zapáchají; manganistan draselný – způsobuje hnědé fleky na kůži, zdraví škodlivý
Tipy, triky:
o zkumavku lze položit do horké vody z vodovodu nebo do vody uvařené
v rychlovarné konvici – náhrada za vodní lázeň, která by byla náročnější na
provedení pokusu (kádinka s vodou na trojnožce s azbestovou síťkou zahřívaná
kahanem) – v této variantě pokus funguje
o barva po protřepání se změní na světle červenou, po vložení do horké vody dojde
k úplnému odbarvení – ale asi až po 7 minutách (trvá to déle než v případě pokusu
s dichromanem)
o vhodné je tedy začít pokus – nechat zkumavku v horké vodě – zařadit jinou aktivitu
a po 10–15 minutách se k pokusu vrátit
o pro pokus je vhodný ethanol – dostupný všude na školách, s ostatními alkoholy to je
asi problematičtější – pokus funguje i s nimi (methanol, propan-1-ol, butan-2-ol) –
ale s ethanolem je pokus nejjednodušší na provedení
Video-odkazy:
URL=Eva_Vrzackova/oxidace_alkoholu_manganistanem.wmv
manganistanem, video se zvukem)
(Oxidace
alkoholů
19.3 Reakce s Fehlingovým a Tollensovým činidlem
Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky, držák na zkumavky, kahan, sirky, kapátko
Chemikálie: aldehydy (formaldehyd, acetaldehyd), Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I
– roztok CuSO4·5H2O; Fehlingovo činidlo II – vinan sodno-draselný (Seignettova sůl),
NaOH), Tollensovo činidlo (amoniakální roztok AgNO3)
Postup: Fehlingovo činidlo: Do 2 zkumavek nalijte asi 2 ml aldehydu – do jedné
formaldehyd, do druhé acetaldehyd. Poté přikápněte do každé zkumavky 2 ml Fehlingova
činidla, které připravte slitím stejných objemů Fehlingova činidla I a II. Zkumavky následně
upevněte do držáku a zahřívejte nad kahanem.
Po chvíli se objeví oranžová sraženina. V případě koncentrovaného roztoku
acetaldehydu se oranžová (oranžovohnědá) sraženina objeví za chvíli po přidání Fehlingova
činidla – není nutné zkumavku zahřívat.
Tollensovo činidlo: Do 2 zkumavek nalijte také 2 ml aldehydu – do jedné
formaldehyd, do druhé acetaldehyd. Poté přikápněte 2 ml Tollensova činidla, které si
připravte těsně před pokusem – k roztoku dusičnanu stříbrného přikapávejte zředěný roztok
amoniaku. Nejprve se objevuje hnědá sraženina, která se v nadbytku činidla rozpouští.
(Pozn. – viz Tipy, triky) Zkumavky upevněte do držáku a zahřejte nad kahanem.
Po chvíli se na stěnách zkumavky objeví stříbrné zrcátko.
Alternativa: Do zkumavky nalijte 1 ml roztoku dusičnanu stříbrného, přilijte 2 ml
vody a přikapávejte po kapkách zředěný roztok amoniaku (10%), až se rozpustí hnědá
sraženina (vznik Tollensova činidla). Přidejte 1 kapku formaldehydu a opatrně zahřívejte
nad kahanem.
Po zahřátí dojde k vyloučení stříbra na stěnách v podobě zrcátka.
Princip: Pomocí Fehlingova a Tollensova činidla lze dokázat redukční účinky aldehydů –
aldehydy se oxidují na karboxylové kyseliny, přičemž dochází k redukci složek jednotlivých
činidel.
Při vzniku Fehlingova činidla dochází nejprve k reakci mezi CuSO4·5H2O a NaOH,
kdy vzniká světle modrá sraženina hydroxidu měďnatého, která je v nadbytku rozpustná za
vzniku komplexu Cu2+ s vinanem.
Cu 2 + + 2OH − → Cu(OH) 2 ↓
OH
Cu(OH)2
+
O
O
OH
-
O
O
OK
ONa
2+
Cu
OH
-
OH
O
+
-
2 OH
+
+
Na
+
+K
O
V případě Fehlingova činidla dochází k redukci měďnatých kationtů na měďné
(oxid měďný), které mají oranžové zbarvení. Změna je lehce pozorovatelná – z modré na
oranžovou až oranžovohnědou.
V případě formaldehydu může dojít k redukci Cu2+ až na elementární měď, která se
vylučuje ve formě měděného zrcátka.
HCHO + 2Cu 2+ + 4OH − → HCOOH + Cu 2 O + 2H 2 O
O
O
H
H
+
2+
2 Cu
+
-
4 OH
H
OH
+ Cu2O + 2 H2O
HCHO + Cu 2 + + 2OH − → HCOOH + Cu + H 2 O
O
H
O
H
+
2+
Cu
+
-
2 OH
H
OH
+
Cu
+ H2O
Při přípravě Tollensova činidla dochází nejprve ke vzniku hnědé sraženiny oxidu
stříbrného, která je rozpustná v nadbytku roztoku amoniaku – vzniká komplex.
2AgNO 3 + 2NH +4 + 2OH − → Ag 2 O ↓ +2NH 4 NO 3 + H 2 O
Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O → 2[Ag(NH 3 ) 2 ] + 2OH −
+
Tollensovo činidlo obsahuje stříbrné kationty, které se redukují na stříbro, jenž se
vylučuje na stěnách zkumavky – tzv. stříbrné zrcátko. Tato reakce je také dobře
pozorovatelná – z bezbarvého roztoku se vyloučí stříbrné zrcátko.
HCHO + 2[Ag(NH 3 ) 2 ]OH → HCOOH + 2Ag + 4NH 3 + H 2 O
Využití: d-prvky (sloučeniny Cu a Ag), kyslíkaté deriváty (aldehydy – redukční vlastnosti)
Typ pokusu: demonstrační i laboratorní (spíše pod dohledem učitele)
Bezpečnost: pracuje se s NaOH a roztokem amoniaku – nepotřísnit se, amoniak zapáchá –
žáci nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky zásad; organické látky – formaldehyd i
acetaldehyd zapáchají, HCHO – toxický, CH3CHO – zdraví škodlivý
Tipy, triky:
o u tohoto pokusu záleží na aldehydech – na jejich koncentraci, s koncentrovaným
acetaldehydem pokus s Fehlingovým činidlem běží ihned (není třeba zahřívat),
v případě HCHO nebyl použit koncentrovaný roztok – a zkumavka se musela zahřát
– tedy záleží na tom, jaké látky a v jaké koncentraci jsou k dispozici
o v případě Fehlingova činidla zkumavky zahřívat asi 3 minuty, zbarvení se objeví do
této doby
o Fehlingovo činidlo připravujte vždy čerstvé – slijte Fehlingovo činidlo I a II těsně
před pokusem (Fehlingovo činidlo I a II můžete uchovávat delší dobu)
o v případě Tollensova činidla zkumavku zahřívat asi 3 minuty – zrcátko se objeví do
této doby
o zkumavka od stříbrného zrcátka jde špatně umýt – vhodné vzít starší zkumavky,
nebo ihned po pokusu zkumavku vymýt – po případě použít kyselinu dusičnou a na
chvíli zahřát
o pokus lze zefektivnit a zlidštit provedením ne ve zkumavce, nýbrž na Petriho misce –
poté zrcátko opravdu slouží jako zrcátko
o Pozn.: Tollensovo činidlo připravujte vždy čerstvé – stáním se v činidle vytváří
třaskavé stříbro – již pohybem lahvičky by mohla kapalina explodovat, zároveň při
přidávání roztoku amoniaku přestaňte přikapávat roztok amoniaku po rozpuštění
sraženiny – přebytek amoniaku totiž snižuje citlivost činidla
Video-odkazy:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Redukující a neredukující
sacharidy, různé reaktanty - mezi nimi i formaldehyd a acetaldehyd – reakce s Fehlingovým i
Tollensovým činidlem, přehrávač Windows Media Player)
19.4 Jodoformová reakce
Pomůcky: zkumavky, stojan na zkumavky, kapátko, kádinka (1000 ml) s horkou vodou
Chemikálie: voda, 10% NaOH, Lugolův roztok (roztok I2 v KI), organické látky – methanol,
ethanol, acetaldehyd, aceton, (propan-1-ol, butan-2-ol)
Postup: Do zkumavky nalijte 5 ml vody a přilijte 0,5 ml zkoumané organické látky
(methanol, ethanol, acetaldehyd, aceton, /propan-1-ol, butan-2-ol/). Přidejte 1 ml 10%
roztoku NaOH. Poté přidávejte po kapkách roztok jódu v KI do té doby, dokud se
odbarvuje. Poté zkumavku ponořte do horké vody (asi 60 °C) – stačí horká voda z
vodovodu.
V případě pozitivní reakce se vytváří žlutavé krystalky nebo zákal.
Princip: Jód reaguje s alkoholy, aldehydy a ketony, které mají vedle funkční skupiny (–OH,
–CHO, –CO–) přítomnou skupinu –CH3. Při této reakci vzniká jodoform CHI3, který vytváří
žluté nebo nažloutlé krystalky. Zároveň dochází k oxidaci příslušných kyslíkatých derivátů
(alkoholů, aldehydů a ketonů) na karboxylové kyseliny, respektive soli karboxylových
kyselin (reakce je prováděna v zásaditém prostředí NaOH).
Pomocí této reakce od sebe můžeme odlišit methanol, který nebude s jódem
reagovat, od ethanolu, podobně jako methanal od ethanalu, který bude vytvářet žluté
krystalky jodoformu.
I2 / NaOH
H3C
OH
H3C
O
I2 / NaOH
OH
NaO
H
+
CHI3
CH 3 CH 2 OH + 4I 2 + 6NaOH → HCOONa + CHI 3 ↓ +5NaI + 5H 2 O
H3C
O
H3C
I2 / NaOH H3C
O
+
CHI3
NaO
CH 3 COCH 3 + 3I 2 + 4NaOH → CH 3 COONa + CHI 3 ↓ +3NaI + 3H 2 O
Využití: halogeny (jód – Lugolův roztok), halogenderiváty (jodoform – vlastnosti: žlutá
sraženina), důkaz kyslíkatých derivátů (alkoholů, aldehydů i ketonů – pouze určitých typů –
viz. Princip)
Bezpečnost: pracuje se s 10% NaOH – žíravina, pozor nepotřísnit se; organické látky
zapáchají – methanol – klasifikován mezi zvláště nebezpečné jedy, acetaldehyd – zdraví
škodlivý; nepolít se horkou vodou
Tipy, triky:
o dodržet objem NaOH (1 ml 10% NaOH) – reakce je citlivá na koncentraci zásady,
v silně alkalickém prostředí nedojde k vysrážení jodoformu
o zkumavku je potřeba vložit do horké vody (stačí voda z vodovodu, případně vodní
lázeň – více náročné na provedení /kádinka na trojnožce s azbestovou síťkou
zahřívaná kahanem/) – reakce většinou neproběhne bez vložení do horké vody
o v případě pozitivní reakce vzniká žlutý (nažloutlý) zákal ve zkumavce
o vhodné je použít pro srovnání vedle sebe methanol a ethanol, nebo methanal a
ethanal – byly zvoleny tyto látky, jelikož by měly být na školách dostupné – stejně je
tomu v případě acetonu, taktéž reakce běží hezky (alkoholy – propan-1-ol, butan-2ol si myslím, že jsou na školách nedostupné)
Video-odkazy:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DIodof-d.htm (Jodoformová reakce, názorné video, bez zvuku, přehrávač Real Player)
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/jodoformova_reakce.wmv
(Jodoformová reakce, methanol, ethanol, butan-2-ol, aceton, video se zvukem)
19.6 Esterifikace
19.7 Alternativní pokusy – kyslíkaté deriváty
Slizová hmota:
http://www.chem-toddler.com/molecular-structure/pva-slime.html (PVA Slime - poly(vinylalkohol)
+ borax – ,,slizová hmota“, efektní, vysvětlení pod pokusem v angličtině, s hudebním doprovodem)
Oxidace alkoholů pomocí Cu:
http://www.youtube.com/watch?v=gmvW_5I3m_U&feature=related (Oxidace alkoholů pomocí
Cu)
Fluorescein:
http://www.youtube.com/watch?v=A0Zv_7Syyzk&feature=related (Fluorescein – bez popisku)
Reakce alkoholů se Na:
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Reakce alkoholů se sodíkem –
pouze video, demonstrační pokus, přehrávač Windows Media Player)
Hydrochinon:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DRedox-d.htm (Redox systém p-benzochinon/hydrochinon - pokus ve dvojím provedení: redukce
benzochinonu pomocí KI, oxidace hydrochinonu pomocí AgNO3, přehrávač Real Player)
20 KARBOXYLOVÉ KYSELINY A JEJICH DERIVÁTY
20.1 Esterifikace
Pomůcky: zkumavka, kapátka, držák na zkumavky, kahan, sirky, Petriho miska – /větší a
menší zkumavku (aby do sebe zapadly), led, gumička, trojnožka, azbestová síťka, kádinka
s vodou (vodní lázeň)/
Chemikálie: alkohol (methanol, ethanol, isoamylalkohol /3-methylbutan-1-ol/, ...),
karboxylová kyselina (k. mravenčí, k. octová, k. propionová, ....), konc. H2SO4
Postup: Do zkumavky dejte 20 kapek (asi 0,5 ml) alkoholu, přidejte 6 kapek karboxylové
kyseliny (nebo přibližně stejné množství krystalků pevné kyseliny) a 3 kapky koncentrované
kyseliny sírové. Zkumavku upevněte do držáku a zahřejte ji nad kahanem. Čichem
kontrolujte vůni obsahu zkumavky. Poté obsah zkumavky vylijte na Petriho misku se
studenou vodou.
Vznikající ester má typický zápach, který se zintenzivní ještě po vylití do studené
vody na Petriho misce.
Alternativa: Do velké zkumavky dejte 20 kapek (0,5 ml) alkoholu, 6 kapek
karboxylové kyseliny (nebo přibližně stejné množství krystalků pevné kyseliny) a 3 kapky
koncentrované kyseliny sírové. Dovnitř této větší zkumavky vsuňte menší zkumavku
s ledem zajištěnou gumičkou. Poté zkumavku postavte do vodní lázně a zahřívejte asi 8
minut na 70 °C. Následně reakční směs vlijte do vody na Petriho misce.
Ester kondenzuje na povrchu malé zkumavky a lze ho detekovat čichem. Po vylití
reakční směsi do vody na Petriho misce je vůně vzniklého esteru intenzivnější.
Princip: Ve zkumavce dochází k reakci mezi alkoholem a karboxylovou kyselinou za vzniku
esteru (reakce se nazývá esterifikace). Tato reakce je katalyzována H+, proto se do reakční
směsi přidává koncentrovaná kyselina sírová. Kyselina sírová navíc jakožto dehydratační
činidlo odnímá vznikající vodu, a tím posouvá rovnováhu směrem doprava – k produktům.
Estery jsou těkavé látky, takže dochází k jejich vypařování. Na povrchu studené
zkumavky dochází k jejich zkapalnění – tedy menší zkumavka funguje jako chladič.
Estery různého složení charakteristicky voní – používají se proto také jako vonné
esence. Příklady vůní některých esterů (popsané vůně jsou individuální – každý je může cítit
jinak):
ethyl-formiát – rum
ethyl-acetát – ovoce, většina lidí ho ovšem cítí spíše jako vůni odlakovače
methyl-butyrát - ananas
ethyl-butyrát – broskve
isoamyl-acetát – banán
isoamyl-propionát - banán
butyl-acetát – hruška
O
O
R2
+
R1
+
H
R1
OH
+
O
OH
H3C
OH
CH3
O
+ H3C
R2
O
+
H
OH
H2O
H3C
CH3
O
CH3
+
H2O
Využití: kyslíkaté deriváty – alkoholy, karboxylové kyseliny, deriváty karboxylových
kyselin – estery (esterifikace)
Bezpečnost: organické látky – páchnou, methanol – klasifikován jako zvláště nebezpečný
jed, nepít ani ethanol, žáci nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky kyselin
Tipy, triky:
o úplně stačí použít jednodušší verzi – pouze zkumavku na chvíli zahřát nad kahanem,
a poté ji přelít do studené vody na Petriho misce – v druhém provedení je pokus
příliš náročný na materiál i na čas – první varianta běží hezky
o na školách budou určitě dostupné ethanol, methanol, kyselina mravenčí, kyselina
octová – horší to bude s dostupností – isoamylalkoholu, butanolu, kyseliny
propionové – ovšem příprava banánové trestě je velmi zajímavou variantou
o zahřívání zkumavky trvá maximálně 3 minuty
o aparatura větší zkumavky a v ní umístěné menší zkumavky s ledem se nazývá
,,chladící prst“
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/esterifikace.wmv
isoamylalkohol + kyselina propionová, video se zvukem)
(Esterfikace,
20.3 Močovina
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, držák na zkumavky, kahan, sirky, indikátorové
papírky, destilovaná voda, kapátko
Chemikálie: močovina, Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I – roztok CuSO 4·5H2O;
Fehlingovo činidlo II – vinan sodno-draselný (Seignettova sůl), NaOH)
Postup: Ve velké zkumavce zahřívejte 1 velkou lžičku močoviny těsně nad bod tání. U ústí
zkumavky přidržujte navlhčený indikátorový papírek.
Indikátorový papírek zmodrá.
Zkumavku nechte vychladnout. Připravte si směs Fehlingova činidla slitím stejných
objemů Fehlingova činidla I a II – stačí výsledný objem 3 ml. Po vychladnutí směs
močoviny se vzniklým biuretem rozpusťte v malém množství vody a přidejte 1 ml
Fehlingova činidla.
Dochází ke změně zbarvení roztoku na fialovou.
Pro srovnání v druhé zkumavce (mezitím co bude zkumavka se zahřátou
močovinou chladnout) rozpusťte malou lžičku krystalků močoviny a také k nim přikápněte 1
ml Fehlingova činidla.
V druhé zkumavce se barva nezmění – zůstane modrá.
Princip: Reakcí 2 molekul močoviny vzniká biuret – látka obsahující peptidovou vazbu (–
CONH–) a uvolňuje se amoniak, který lze dokázat pomocí indikátorového papírku, který
zmodrá.
NH2
O
2
O
O
t
NH2
+
H2N
NH
NH3
NH2
Reakcí biuretu s Fehlingovým činidlem vzniká fialový komplex biuretu
s měďnatými kationty.
Využití: tetrely (kyselina uhličitá – derivát močovina), d-prvky (sloučeniny Cu),
karboxylové kyseliny a jejich deriváty (močovina – derivát anorganické kyseliny – kyseliny
uhličité), proteiny (důkaz peptidové vazby)
Bezpečnost: unikající amoniak zapáchá, ve Fehlingově činidle je obsažen NaOH – žíravina,
nepotřísnit se – žáci nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky zásad
Tipy, triky:
o zahřívání netrvá dlouho – asi 3 minuty
o než zahřátý roztok vychladne, je dobré mezitím rozpustit močovinu ve vodě –
vychladnutí trvá vcelku dlouho (asi 5 minut)
o rozdílné zbarvení v obou dvou případech – fialové v případě biuretu a modré
v případě močoviny – je dobře viditelné
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/mocovina.wmv
video se zvukem)
(Močovina,
20.4 Reakce kyseliny šťavelové
Chemikálie: roztok (COOH)2, roztok CaCl2
Postup: Do 2 zkumavek nalijte asi 2 ml kyseliny šťavelové. První zkumavku nechte jako
srovnávací, do druhé zkumavky přikápněte pár kapek roztoku chloridu vápenatého.
Ve druhé zkumavce vzniká bílá sraženina.
Princip: Reakcí kyseliny šťavelové s chloridem vápenatým vzniká bílá sraženina šťavelanu
vápenatého. Této reakce se používá k důkazu vápenatých kationtů.
(COOH) 2 + CaCl 2 → (COO) 2 Ca ↓ +2HCl
Využití: kovy alkalických zemin a alkalické kovy (vápník – důkaz Ca2+), karboxylové
kyseliny a jejich deriváty (kyselina šťavelová – důkaz)
Bezpečnost: nepotřísnit se a nepít roztoky, kyselina šťavelová – zdraví škodlivá
Tipy, triky:
o pokus velmi jednoduchý – bílá sraženina vzniká ihned – důkaz kyseliny šťavelové
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/reakce_kyseliny_stavelove.wmv
(Reakce kyseliny šťavelové, video s titulky)
20.5 Alternativní pokusy – karboxylové kyseliny a jejich deriváty
Hořící gel:
http://www.chem-toddler.com/solutions-and-solubility/burning-gel.html (Burning Gel - názorné)
Pokus s octanem sodným:
http://www.chem-toddler.com/solutions-and-solubility/chemical-stalagmite.html
(Chemical
Stalagmite - pokusy s octanem sodným, vznik ,,stalagmitu“, na závěr pokus s ,,hřejícím
polštářkem“, efektní, názorné, vysvětlení pod videem v angličtině)
Reakce karboxylových kyselin s Mg:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DCarbonsaeuren-d.htm (Reakce karboxylových kyselin - mravenčí, octová, propionová – s Mg,
přehrávač Real Player)
21 MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY
21.1 Beilsteinova zkouška
21.2 Alternativní pokusy – makromolekulární látky
Syntéza nylonu:
http://www.youtube.com/watch?v=yFEHKRdXb9Y&feature=related (Syntéza nylonu)
http://netexperimente.de/chemie/112.html (Nylonsynthese, pokus velmi názorný)
Výroba fenoplastů:
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DPhenoplast-d.htm (Výroba fenoplastů - fenolformaldehydových pryskyřic, přehrávač Real Player)
22 SACHARIDY
22.1 Důkaz redukujících cukrů
Pomůcky: sada zkumavek, stojan na zkumavky, kapátko, destilovaná voda, vodní lázeň
s horkou vodou – kahan, sirky, držák na zkumavky
Chemikálie: glukosa, sacharosa, pomeranč, Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I –
roztok CuSO4·5H2O; Fehlingovo činidlo II – vinan sodno-draselný (Seignettova sůl), NaOH)
Postup: Nejprve si připravte roztok Fehlingova činidla slitím 5 ml Fehlingova činidla I a 5
ml Fehlingova činidla II. V první zkumavce rozpusťte tři čtvrtě malé lžičky glukosy v 5 ml
vody. Ve druhé zkumavce rozpusťte tři čtvrtě malé lžičky sacharosy v 5 ml vody. Do třetí
zkumavky nalijte 5 ml šťávy z pomeranče. Do každé zkumavky přidejte vždy 1 ml směsi
Fehlingova činidla I a II a zahřejte zkumavku v plameni kahanu nebo v horké vodní lázni.
V první a třetí zkumavce dochází ke změně zbarvení reakční směsi (vzniká
oranžové, červené či hnědočervené zbarvení).
Princip: Při vzniku Fehlingova činidla dochází nejprve k reakci mezi CuSO4·5H2O a NaOH,
Cu 2 + + 2OH − → Cu(OH) 2 ↓
OH
Cu(OH)2
+
O
O
OH
-
O
O
OK
ONa
2+
Cu
OH
-
OH
O
+
-
2 OH
+
+
Na
+
+K
O
V případě přítomnosti redukujícího cukru dochází k oxidaci aldehydické či
ketonické skupiny na daném cukru a zároveň k redukci Cu2+ na Cu+. Tento jev můžeme
pozorovat jako změnu zbarvení – z modré na oranžovou či červenou až hnědočervenou.
Glukosa je redukující cukr, který obsahuje aldehydovou skupinu - a tudíž dochází
k oxidaci aldehydové skupiny na karboxylovou skupinu. V případě glukosy dojde k oxidaci
na kyselinu glukonovou.
H
O
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
OH
HO
H
+
2+
2 Cu
+ 4 HO-
HO
O
OH
H
H
OH
H
OH
OH
+
Cu2O
+
2 H2O
Sacharosa je disacharid, který je tvořen glukosou a fruktosou, které jsou spojeny
β(1→2) glykosidickou vazbou. Aldehydické skupiny (přesněji poloacetalové hydroxyly),
které by se mohly redukovat, jsou zapojeny do glykosidické vazby, a proto patří sacharosa
mezi neredukující cukry, a tudíž s Fehlingovým činidlem nereaguje. Ve zkumavce můžeme
pozorovat modré zbarvení Fehlingova činidla.
V případě pomeranče dochází také k vytvoření oranžového zbarvení, jelikož
pomeranč obsahuje monosacharid fruktosu, který je také možno oxidovat.
Využití: d-prvky (sloučeniny Cu), sacharidy (důkaz redukujících cukrů)
Bezpečnost: při přípravě Fehlingova činidla se používá NaOH – žíravina – žáci nemsí
pracovat s koncentrovanými roztoky zásad, nepožívat roztok pomeranče po reakci
Tipy, triky:
o pokus vhodné provést v kombinaci glukosy a sacharosy – a po případě využít i látek,
se kterými se žáci dnes a denně setkávají – pomeranč, ale také sacharidy jsou
obsaženy v cibuli, hroznovém víně, rozinkách, syrovátce – a dalších potravinách
o Fehlingovo činidlo se musí připravit až těsně před pokusem – smícháním roztoků
Fehlingova činidla I a II
o zkumavky je možné zahřát v plameni kahanu, ale také – v případě, že není kahan
dostupný – lze zkumavky položit do kádinky s horkou vodou z vodovodu, pokus
funguje i v tomto provedení
o v případě glukosy a sacharosy pokus běží velmi hezky, u pomeranče trvá trošku déle
než dojde ke změně zbarvení (asi 10 minut) – ale změna zbarvení se většinou projeví
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/dukaz_redukujicich_cukru.wmv
(Důkaz redukujících cukrů, pokus s glukosou, sacharosou, pomerančovou šťávou, video se zvukem)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/organchem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Redukující a neredukující
sacharidy, různé reaktanty - mezi nimi i glukosa, fruktosa, maltosa, laktosa, sorbit a sacharosa –
reakce s Fehlingovým činidlem, glukosa, sacharosa, laktosa a maltosa s Tollensovým činidlem,
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DFehling-d.htm (Reakce Fehlingova činidla s glukosou, fruktosou a sacharosou, video názorné,
ale zdlouhavé, přehrávač Real Player)
Alternativní odkazy – důkaz redukujících cukrů
http://www.chem-toddler.com/organic-chemistry/silver-mirror.html
(Silver
Mirror
-
důkaz
glukosy pomocí Tollensova činidla, vznik stříbrného zrcátka, názorné, efektní)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DTollens-d.htm (Reakce Tollensova činidla s glukosou, přehrávač Real Player)
http://www.youtube.com/watch?v=hUX_cpFWNso&feature=fvwrel (Vznik stříbrného zrcátka –
používají ale cukr – nesprávné musí použít glukosu, aby došlo k redoxní reakci – možno využít ve
výuce – aby žáci našli chybu)
http://www.experimentalchemie.de/versuch-049.htm (Vznik stříbrného zrcátka, pokus rychlý,
horší kvalita, přehrávač Windows Media Player nebo Quictime Player)
22.2 Důkaz škrobu
Pomůcky: Petriho misky, zkumavka, stojan na zkumavky, kapátko, vzorky potravin – rajče,
kečup, kousek pečiva, jablko, jogurt, mléko, kuřecí salám, papír – kancelářský a filtrační, po
případě něco dalšího, co mají žáci k svačině
Chemikálie: Lugolův roztok (roztok I2 v KI)
Postup: Na každý vzorek na Petriho misce kápněte kapku Lugolova roztoku.
Po chvíli dochází u potravin, které obsahují škrob, ke změně zbarvení – objeví se
modrofialové až modročerné zabarvení.
Princip: Škrob je složen ze dvou složek – α-amylosy a amylopektinu. α-Amylosa je
barvitelná pomocí Lugolova roztoku, jelikož jód proniká do struktury šroubovice a zde se
váže – můžeme tedy pozorovat charakteristické modré zbarvení.
V následujících potravinách je přítomný škrob (důkaz pomocí Lugolova roztoku –
modré zbarvení): kečup, kousek pečiva, jogurt (záleží na druhu), kuřecí salám (podle toho,
kde koupený), kancelářský papír.
V rajčeti, jablku, mléku a filtrační papíře jsme škrob nedokázali.
V případě kancelářského papíru jsme škrob dokázali – používá se jako plnidlo. Ve
filtračním papíru jsme škrob nedokázali, je tedy tvořen pouze celulosou.
Využití: halogeny (jód – Lugolův roztok), sacharidy (důkaz škrobu v potravinách)
Bezpečnost: potraviny použité v pokusu dále nekonzumovat
Tipy, triky:
o je dobré vzít různé vzorky potravin – člověk pozná, co v nich opravdu je...
o u jogurtu a kuřecího salámu záleží na kvalitě – na příklad u jogurtů je rozdíl mezi
Dobrou cenou – se škrobem a Activií (kde ale trošku typické zbarvení pro škrob je
také pozorovatelné), to samé platí i o salámu – záleží, kde ho člověk koupí a jak je
kvalitní
o zbarvení se většinou jeví spíše jako temně černé, po ,,zakvedlání“ s danou
potravinou s Lugolovým roztokem lze na okraji skvrny dobře pozorovat modré
zabarvení v případě pozitivní reakce
o pokus se nemusí provádět na Petriho miskách, lze použít na příklad víčka od sklenic
o nejnáročnější na pokusu je shromáždění všech různých potravin
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/dukaz_skrobu.wmv
(Důkaz
škrobu, různé vzorky potravin, video s titulky)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/biochem/index.htm
(Internetová
video-
databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Důkaz škrobu v bramboru – brambor a
jablko, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=mYbjJAFT1aE&feature=player_embedded
nikoliv v potravinách, nýbrž pouze čistého škrobu, video s titulky)
(Důkaz
škrobu,
22.3 Modrá baňka (Blue Effect)
22.4 Duhová baňka
22.6 Amylasa ve slinách
23 LIPIDY
23.1 Vlastnosti mýdla
Pomůcky: 4 zkumavky, stojan na zkumavky, nůž, kapátka
Chemikálie: mýdlo, fenolftalein, roztok CaCl2, roztok MgCl2
Postup: Do 4 zkumavek dejte mýdlo a přilijte asi 5 ml vody. Zkumavky protřepejte. Do
první zkumavky přikápněte fenolftalein, do druhé přidejte chlorid vápenatý a do třetí dejte
chlorid hořečnatý. Čtvrtou zkumavku ponechejte jako srovnávací.
V první zkumavce se roztok obarvil fialově, ve druhé a třetí zkumavce se vytvořila
sraženina.
Princip: Mýdlo můžeme považovat za sodnou či draselnou sůl vyšších mastných kyselin –
například palmitan sodný C15H31COONa /CH3(CH2)14COONa/, který se ve vodě rozkládá za
vzniku kyseliny palmitové C15H31COOH /CH3(CH2)14COOH/ a hydroxidu sodného.
Kyselina palmitová tvoří pěnu, NaOH je součástí roztoku dole ve zkumavce.
C15 H 31COONa + H 2 O → C15 H 31 COOH + NaOH
Po přidání fenolftaleinu do první zkumavky se roztok dole ve zkumavce obarví
fialově v důsledku přítomnosti NaOH vzniklého rozkladem mýdla – například palmitanu
sodného.
Kyselina palmitová reaguje s dusičnanem vápenatým a hořečnatým za vzniku
sraženin, které mají bílou barvu. Mýdlo se tedy v tvrdé vodě (tvrdost vody je zapříčiněna
přítomností Ca2+ a Mg2+) sráží.
C15 H 31 COOH + Ca(NO 3 ) 2 → (C15 H 31COO) 2 Ca ↓ + H + + NO 3−
C15 H 31COOH + Mg(NO 3 ) 2 → (C15 H 31 COO) 2 Mg ↓ + H + + NO 3−
Využití: kovy alkalických zemin a alkalické kovy (tvrdost vody – Mg2+, Ca2+), lipidy
(vlastnosti mýdla)
Bezpečnost: nepožívat roztoky
Tipy, triky:
o pokus názorný – vysrážení po přidání Ca2+, Mg2+ je v podobě jemných vloček –
dobře patrné ve srovnání s poslední čtvrtou zkumavkou
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/vlastnosti_mydla.wmv
(Vlastnosti mýdla, video s titulky)
24
PROTEINY
24.1 Důkaz peptidové vazby (Biuretová reakce)
Pomůcky: Petriho misky, zkumavky, stojan na zkumavky, kapátko, mléko, vařený bílek,
ovesné vločky, nabobtnalé sojové maso, pečivo, kuřecí šunka, bílý jogurt, pomazánkové
máslo (další potraviny)
Chemikálie: směs voda:ethanol – 1:1, Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I – roztok
CuSO4·5H2O; Fehlingovo činidlo II – vinan sodno-draselný (Seignettova sůl), NaOH)
Postup: Pečivo či obilné vločky nasypte na Petriho misku či do zkumavky a zalijte směsí
voda:ethanol – 1:1. Promíchejte a přidejte 1 ml Fehlingova činidla, které si připravte slitím
stejných objemů Fehlingova činidla I a II – stačí připravit ve výsledném objemu 5 ml.
Ostatní vzorky (mléko, vařený bílek, šunka, bílý jogurt) dejte na Petriho misky a přikápněte
Fehlingovo činidlo.
Ve všech případech se po pár minutách objeví fialové zbarvení.
Princip: Při přikápnutí Fehlingova činidla k potravinám, které obsahují bílkoviny, dochází
k reakci mezi Cu2+ a peptidovou vazbou –CO–NH– za vzniku komplexu Cu2+ a dané
bílkoviny. Vzniklý komplex je barevný – fialový.
Využití: d-prvky (sloučeniny Cu), proteiny (důkaz peptidové vazby)
Bezpečnost: při přípravě Fehlingova roztoku II se pracuje s NaOH – žíravina, žáci nesmí
pracovat s koncentrovanými roztoky zásad
Tipy, triky:
o časově nejnáročnější fází je sehnání vzorků a jejich příprava
o ve všech případech dokážeme peptidovou vazbu – v případě mléka, bílého jogurtu,
kuřecí šunky téměř ihned, v případě pečiva změna zbarvení trvá trochu déle (do 5
minut)
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/biuretova_reakce.wmv (Biuretová
reakce, vzorky - pečivo, šunka, bílek, mléko, bílý jogurt, video s titulky)
(Internetová
video-
databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Biuretová reakce, pokus s mlékem a
bílkem, přehrávač Windows Media Player)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DBiuret-d.htm (Biuretová reakce, přehrávač Real Player)
http://netexperimente.de/chemie/98.html (Biuretová reakce - bílek, názorné)
24.2 Důkaz aromatických aminokyselin (xanthoproteinová reakce)
Pomůcky: Petriho miska, kapátko, peří, kuřecí šunka, vařený bílek
Chemikálie: konc. HNO3, roztok NaOH
Postup: Na Petriho misku položte vzorek (peří, kuřecí šunku nebo vařený bílek) a zakápněte
jej koncentrovanou kyselinou dusičnou.
Po několika minutách lze pozorovat žlutooranžové zbarvení. Pro zvýraznění
zbarvení přikápněte pár kapek NaOH.
Princip: Xanthoproteinová reakce dokazuje přítomnost aromatických aminokyselin
(především tyrosinu – Tyr, tryptofanu – Trp, minoritně fenylalaninu – Phe) v bílkovinách.
Xanthoproteinová reakce probíhá jako elektrofilní substituce kyseliny dusičné (elektrofilní
částice NO +2 ) na aromatické jádro.
OH
OH
NO2
+ HNO3
+
NH2
HO
O
H2O
NH2
HO
O
Přítomnost bílkoviny indikuje žluté zbarvení, které lze zvýraznit přidáním NaOH.
Toto zbarvení je syté a vydrží delší dobu. V našem případě jsme dokázali přítomnost
aromatických kyselin ve všech vzorcích – peří, kuřecí šunce i vařeném bílku.
Využití: pentely (dusík – kyselina dusičná), proteiny (důkaz aromatických aminokyselin)
Bezpečnost: konc. HNO3 – žíravina, NaOH – žíravina; nepotřísnit se chemikáliemi – žáci
nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky kyselin a zásad
Tipy, triky:
o pokus je velmi názorný, chvilku ale trvá, než se objeví žluté až oranžové zbarvení
(asi 1 – 2 minuty)
o vzorky mohou být malé – stačí pouze kousek vařeného bílku a kuřecího salámu
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/xanthoproteinova_reakce.wmv
(Xanthoproteinová reakce, vzorky - šunka, bílek, video s titulky)
http://home.zf.jcu.cz/public/departments/kch/didaktika/biochem/index.htm (Internetová videodatabáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Xanthoproteinová reakce – mléko a bílek,
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DXanthoprotein-d.htm (Xanthoproteinová reakce - porovnání alaninu, tyrosinu a bílku, přehrávač
Real Player)
24.3 Močovina
24.4 Alternativní pokusy - proteiny
Denaturace bílkovin:
(Internetová
video-
databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Denaturace bílkovin varem – mléko a
bílek, přehrávač Windows Media Player)
25 ENZYMY, HORMONY, VITAMINY
25.1 Amylasa ve slinách
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, kádinka na sliny, kádinka s teplou vodou
(vodní lázeň), kapátko
Chemikálie: suspenze škrobu ve vodě, sliny, Lugolův roztok
Postup: Do 2 zkumavek dejte 5 ml škrobové suspenze. Vypláchněte si ústa malým douškem
vody a roztok slin vyplivněte do kádinky. 5 ml slin přidejte do jedné ze zkumavek se
škrobem. Druhou zkumavku ponechte jako srovnávací. Poté obě zkumavky umístěte do
teplé vodní lázně (teplá voda z vodovodu v kádince) a nechte 20 minut působit. Poté do
obou zkumavek přikápněte 2 nebo 3 kapky Lugolova roztoku a zamíchejte.
V případě zkumavky pouze se škrobem se objeví tmavě modré zbarvení. Ve druhé
zkumavce se škrobem a slinami dojde k vytvoření oranžového zbarvení.
Princip: Sliny obsahují enzymy – α-amylasy, které dokáží štěpit α-glykosidickou vazbu,
která je obsažena v polysacharidech. V našem případě škrob je složen z glukosových
jednotek, které jsou mezi sebou spojeny α-glykosidickou vazbou. Amylasa přítomná ve
slinách štěpí tuto vazbu za vzniku menších jednotek – tzv. dextrinů, potažmo až na maltosu.
Škrob je složen z amylopektinu a α-amylosy, která vytváří šroubovici.
Škrob můžeme dokázat Lugolovým roztokem – jód se váže do šroubovice αamylosy. V případě, že k roztoku škrobu přidáme sliny, které obsahují α-amylasy, dojde
ke štěpení α-glykosidické vazby, a tím k degradaci škrobu na menší jednotky. V tomto
okamžiku Lugolův roztok nezbarví obsah zkumavky, jelikož se jód nemá kam vázat. Ve
zkumavce pouze se škrobem nedošlo k rozložení škrobu na menší jednotky, a tudíž ho
můžeme dokázat Lugolovým roztokem – pozorujeme tmavě modré zbarvení.
Využití: halogeny (jód – Lugolův roztok), sacharidy (škrob), enzymy (amylasa – štěpění αglykosidické vazby, důkaz pomocí roztoku škrobu a Lugolova roztoku)
Bezpečnost: nepotřísnit se Lugolovým roztokem
Tipy, triky:
o zkumavky je potřeba nechat stát 20 minut v teplé vodě – tedy výhodné je začít
pokus, poté provádět jinou aktivitu a na příklad na konci hodiny se k pokusu vrátit a
vyhodnotit ho
o je dobré vzít pouze sliny – tedy nikoliv vyplachovat ústa vodou – výsledek pokusu je
výraznější
o zbarvení škrobu může být až hnědé – záleží na typu použitého škrobu
o jako vodní lázeň lze použít horkou vodu z vodovodu
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/amylasa_ve_slinach.wmv
(Amylasa ve slinách, video se zvukem)
(Internetová
video-
databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Štěpení škrobu amylasou – amylasa
z naklíčeného ječmene, přehrávač Windows Media Player)
Pomůcky: 2 zkumavky, stojan na zkumavky, kapátko, držák na zkumavky, kahan, sirky –
kádinku s horkou vodou
Chemikálie: roztok vitamínu C (Celaskon – 2 tablety rozpustit ve 100 ml vody), Citronka,
Fehlingovo činidlo (Fehlingovo činidlo I – roztok CuSO4·5H2O; Fehlingovo činidlo II –
vinan sodno-draselný (Seignettova sůl), NaOH)
Postup: Do jedné zkumavky nalijte 5 ml roztoku vitamínu C a do druhé zkumavky 5 ml
Citronky. Do každé zkumavky přidejte 1 ml směsi Fehlingova činidla. Fehlingovo činidlo
připravte slitím roztoků Fehlingova činidla I a II těsně před provedením pokusu. Zkumavky
následně zahřejte v plameni kahanu nebo v horké vodě z rychlovarné konvice či
z vodovodu.
V případě přítomnosti kyseliny askorbové se ve zkumavce objeví oranžové,
případně červené nebo hnědočervené zbarvení – ve zkumavce s vitamínem C (Celaskonem)
dojde ke změně zbarvení, naopak s Citronkou se většinou neobjeví typické oranžové
zbarvení.
Princip: Při vzniku Fehlingova činidla dochází nejprve k reakci mezi CuSO4·5H2O a NaOH,
Cu 2 + + 2OH − → Cu(OH) 2 ↓
OH
+
Cu(OH)2
O
O
OH
-
O
O
OK
ONa
2+
Cu
OH
-
OH
O
+
-
2 OH
+
+
Na
+
+K
O
Redukční účinky kyseliny askorbové dokážeme reakcí s Fehlingovým činidlem,
kdy dochází k oxidaci kyseliny askorbové na kyselinu dehydroaskorbovou a zároveň
k redukci Cu2+ na Cu+ – konkrétně na Cu2O, který má oranžovou barvu.
HO
HO
O
HO
O
O
2+
-
O
HO
+ 2 Cu + 4 HO
HO
OH
+ Cu2O + 3 H2O
O
O
Vitamín C (Celaskon) – skutečně obsahuje kyselinu askorbovou, naopak Citronka ji
neobsahuje – nedošlo k redukci Cu2+ – ačkoliv na obalu Citronky uvádí jiné informace.
Využití: d-prvky(sloučeniny Cu), sacharidy, vitamíny (redukční vlastnosti vitamínu C –
kyseliny askorbové)
Bezpečnost: nepotřísnit se roztokem Fehlingova činidla (obsahuje NaOH – žíravina – žáci
nesmí pracovat s koncentrovanými roztoky zásad)
Tipy, triky:
o velmi hezké je pokus provést jednak s vitamínem C – ale také s Citronkou, která
ačkoliv ve jménu má spojení s citronem žádný vitamín C (kyselinu askorbovou)
neobsahuje
o pokus probíhá velice rychle – stačí použít horkou vodu z vodovodu, oranžové
zbarvení se objeví do minuty
Video-odkazy:
URL=Eva_Vrzackova/dredukcni_ucinky_vitaminu_C.wmv (Redukční účinky vitamínu C, vzorky
– Celaskon a Citronka, video se zvukem)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DVitaminC-d.htm (Redukční účinky vitamínu C – pokus s manganistanem draselným, přehrávač
Real Player)
25.3 Důkaz vitamínu C
Pomůcky: 3 zkumavky, stojan na zkumavky, kapátka
Chemikálie: roztok vitamínu C (Celaskon – 2 tablety rozpustit ve 100 ml vody), citrusová
šťáva, ovocná limonáda, roztok FeCl3, červená krevní sůl (hexakyanoželezitan draselný)
K3[FeIII(CN)6]
Postup: Do 3 zkumavek nalijte 5 ml roztoku vitamínu C (Celaskonu), citrusové šťávy a
ovocné limonády. Do všech zkumavek přidejte 1 ml roztoku chloridu železitého a
zamíchejte. Poté do každé zkumavky přikápněte pár kapek roztoku hexakyanoželezitanu
draselného (červené krevní soli) a opět zamíchejte.
Ve zkumavkách, kde je obsažena kyselina askorbová, dochází k barevné reakci –
lze pozorovat vznik tmavě modré sraženiny.
Princip: Kyselina askorbová reaguje s FeCl3 za vzniku kyseliny dehydroaskorbové, přičemž
železité kationty se redukují na železnaté. Fe2+ můžeme dokázat reakcí s červenou krevní
solí, kdy vzniká tmavě modrá sraženina (Pozn. – viz Tipy, triky).
OH
OH
HO
HO
O
O
+
O
O
+
2 FeCl 3
O
HO
OH
[
]
[
2 FeCl 2
+ 2 HCl
O
]
3FeCl 2 + 2K 3 Fe III (CN) 6 → Fe 3II Fe III (CN) 6 + 6KCl
Využití: d-prvky (sloučeniny Fe), vitamíny (důkaz vitamínu C)
Bezpečnost: nekonzumovat použité roztoky nápojů
Tipy, triky:
o v případě ovocné limonády (koupená nejlevnější v Albertovi) bylo zbarvení trošku
nazelenalé
o pokus běží hezky, je rychlý, názorný
o Pozn. – berlínská a Turnbullova modř: dříve byla sraženina vznikající reakcí Fe3+ s
[
]
III
II
K4[FeII(CN)6] nazývána berlínská modř (složení Fe 4 Fe (CN) |6 3 ), sraženina
vzniklá reakcí Fe2+ s K3[FeIII(CN)6] se nazývala Turnbullova modř (složení:
[
]
Fe 3II Fe III (CN) |6 2 ), dříve se uvažovalo, že se jedná o dvě různé sloučeniny, analýzou
obou dvou sloučenin bylo zjištěno, že se jedná o jednu a tu samou látku –
předpokládá se že FeII se taktéž komplexuje a dochází ke vzniku stejné molekuly
[
]
III
II
v obou dvou případech – K{Fe Fe (CN) |6 }, která se označuje jako berlínská modř
(dnes se tedy předpokládá, že obě dvě sloučeniny mají stejné složení)
[
Fe 2 + + Fe III (CN) |6
[
]
3−
Fe 3+ + K + + Fe II (CN) |6
[
→ Fe 3+ + Fe II (CN) |6
]
4−
[
]
4−
→ K{Fe III Fe II (CN) |6
]}
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/dukaz_vitaminu_C.wmv (Důkaz
vitamínu C, vzorky Celaskon, šťáva a pomerančová limonáda, video se zvukem)
25.4 Katalasa v bramboře
Pomůcky: zkumavka, stojan na zkumavky, špejle, sirky, kousek čerstvě okrájené brambory
Chemikálie: 10% H2O2
Postup: Do velké zkumavky nalijte do poloviny 10% roztok peroxidu vodíku. Dovnitř
zkumavky vhoďte odkrojený hranolek z čerstvě okrájené brambory. Vznikající plyn dokažte
pomocí doutnající špejle.
Při vhození kousku brambory do zkumavky s H2O2 dojde k šumění – vložená
doutnající špejle se rozžhne.
Princip: Peroxid vodíku se rozkládá za účasti enzymu katalasy, který je obsažen v bramboře
– vhozením kousku brambory do roztoku peroxidu vodíku proběhne rozklad H 2O2, čímž
jsme dokázali přítomnost enzymu katalasy v bramboře – bez katalasy by reakce neproběhla.
Rozkladem peroxidu vodíku vzniká voda a uvolňuje se kyslík, který dokážeme doutnající
špejlí – vzplane.
2H 2 O 2 katalasa
→ 2H 2 O + O 2 ↑
Využití: vodík, kyslík a jejich sloučeniny (peroxid vodíku), enzymy (katalasa – rozklad
H2O2, důkaz přítomnosti v bramborách)
Bezpečnost: pozor při práci s peroxidem vodíku, při krájení brambor – pořezání nožem
Tipy, triky:
o hořící špejli přikládat až po delší době (asi 2 minutách) – poté jde jasně vidět důkaz
kyslíku
o pokus funguje stejně jak s 10%, tak i s 30% peroxidem vodíku
Video-odkazy:
http://www.studiumchemie.cz/video2.php?URL=Eva_Vrzackova/katalasa_v_brambore.wmv
(Katalasa v bramboře, video s titulky)
(Internetová
video-
databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Důkaz katalasy v bramboru – kápnutí
H2O2 na rozkrojený brambor, přehrávač Windows Media Player)
http://www.uni-regensburg.de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/DKatalase-d.htm (Katalasa v bramboře - srovnání reaktivity: normální brambora, brambora
namočená v HgCl2, přehrávač Real Player)

Pokusy - databáze - Studiumchemie.cz

Transkript

Podobné dokumenty

chemie šternberk - Střední škola logistiky a chemie

chemie, Olomouc - Střední škola logistiky a chemie

Vzorové otázky chemie

Jaderná paliva - Podještědské gymnázium

Sbornik v PDF - Zdravotní a sociální akademie Hradec Králové

cpd541 cz manual

Zajímavé experimenty - RNDr. Renata Šulcová, Ph.D.

1 VYBRANÉ DERIVÁTY UHLOVODÍKŮ DERIVÁTY UHLOVODÍKY

Zajímavé experimenty

chemie i hranice - Střední škola logistiky a chemie

Organická analýza